fotossintese_2011

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
Fotossíntese
Márcia Vanusa
Recife, 2011.
*
A fotossíntese envolve dois processos ligados:
- Oxidação de H2O em O2 mediada pela luz e produção de ATP e NADPH– fase Foto - Redução do CO2 em moléculas orgânicas, onde o ATP e NADPH são utilizados – fase Síntese 
*
*
 Toda energia livre utiliza pelos sistemas biológicos surge da energia solar, que é capturada pelo processo de fotossíntese.
 Assimilação de mais de 1010 tonelada de carbono em glicídeos (anualmente).
 A fotossíntese é a fonte essencial de todos compostos de carbono e todo oxigênio que torna o metabolismo aeróbico possível.
 Se a fotossíntese cessasse, todas as formas superiores de vida se extinguiriam em cerca de 20 anos!!!!
Importância da Fotossíntese
*
 CH2O: Glicídeo, principalmente sacarose e amido.
 Mecanismo complexo!!!
 Elétrons gerados: utilizados para produzir NADPH e ATP
NADPH: nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (forma reduzida).
ATP: adenosina trifosfato.
 “reações de luz”
NADPH e ATP: Reduzem o CO2 e transformam em 3- fosfoglicerato
Ciclo de Calvin ou “reações no escuro”
Equação geral da Fotossíntese
*
*
Evolução dos cloroplastos
 Cloroplastos: contêm seu próprio DNA;
 Não são autônomos;
 cloroplastos: Resultante de eventos de endo-simbiônticos;
 Ancestral de uma cianobactéria;
 genoma do cloroplasto: circular, seus genes estão arrumados em operons.
*
 A energia luminosa capturadas pelas clorofilas nos cloroplastos é utilizada para gerar elétrons de alta energia.
*
 Os eventos principais da fotossíntese ocorrem nas membranas tilacóides:
 Proteínas de colheitas de luz
 Centros de reação
 Cadeias transportadoras de elétrons
 ATP sintase
 Estroma: Enzimas que utilizam o NADPH e ATP que transformam CO2 em glicídeos.
*
Relação entre comprimento de onda e Energia da Luz
 Luz: onda ou partícula (fóton: quantum de luz).
 Energia de um fóton (E): depende de seu comprimento de onda de acordo com a lei de Planck :
E= hc
 
h= constante de Planck (6,626 x 10-34 J. s)
c= velocidade da luz (2,998 x 108 m. s-1)
= comprimento de onda (cerca de 400 a 700 nm para a luz visível)
*
 Absorção de luz pela clorofila induz a transferência de elétrons.
 Captura de energia luminosa: Chave da fotossíntese.
 Primeiro evento: Absorção de luz por uma molécula fotorreceptora.
 Molécula fotoreceptora: Clorofila a, um tetrapirrol 
Tetrapirróis com um ionte de magnésio central.
*
 Plantas: clorofilas a e b. 
 Plantas superiores: duas vezes mais clorofila a que b.
Pigmentos secundários: carotenóides que podem ser amarelos, vermelhos ou purpúreos.
 -caroteno: Composto isoprenóide vermelho-alaranjado.
 Luteína: carotenóide amarelo
*
Pigmentos acessórios canalizam a energia para os centros ativos
- Carotenóides e clorofila b: Aumentam a eficiência da captura da luz por absorverem luz em diferentes comprimentos de onda.
*
 Pigmentos: Absorvem a luz das membranas tilacóides em conjuntos funcionais chamados de fotossistemas.
 Centro de reação fotoquímico: clorofilas especializadas para transformar a energia luminosa em energia química.
 Moléculas coletoras de luz ou moléculas antenas: Absorvem a energia luminosa e a transmitem rápida e eficientemente para o centro de reação.
*
O que acontece quando a luz é absorvida por uma molécula de clorofila???
 A luz é absorvidas por antenas que formam complexo de captação de energia;
 Transferidos para os centros de reação fotossintética;
Se um aceptor estiver presente, a energia é transferida para a molécula aceptora.
*
*
 Fotossíntese em vegetais verdes é realizada por são dois tipos de complexos sensíveis a luz:
 Fotossistema I (FS I) e Fotossistema II (FS II).
Elétrons derivados da água: duas moléculas de água são oxidadas gerando uma molécula de O2;
Redução de NADP+ a NADPH. Gera um gradiente de prótons que impulsiona a formação de ATP.
*
*
*
Reação geral do fotossistema II:
 2Q + 2 H2O O2 + 2QH2
- A redução de quinonas conduz a um gradiente de prótons, que impulsiona a síntese de ATP.
*
*
*
*
*
Comparação entre fotofosforilação e fosforilação oxidativa
*
Muitos herbicidas inibem as reações à luz da fotossíntese
Inibidores do fotossistema II: bloqueiam a plastoquinol (QH2)
*
Evidências sugerem que os cloroplastos são descendentes de bactérias fotossintetizantes;
 Fotossíntese surgiu nos primórdios da história da vida terrestre;
*
Fotofosforilação
Márcia Vanusa
Recife, 2011
*
*
Histórico...
 Daniel Arnon, et al. (1954): Descobriram que o ATP é gerado a partir de ADP e Pi durante a transferência fotossintético de elétrons em cloroplastos. 
 Albert Frenkel (1954): Produção de ATP é dependente da luz.
 Fotofosforilação: Processo pelo qual parte da energia luminosa capturada pelos sistemas fotossintéticos é transformada na energia para fosforilação do ADP.
*
Atividade combinada de dois fotossistema das plantas move elétrons da água para o NADP+ : NADPH.
 Simultaneamente, prótons são bombardeados através da membrana do tilacóide para a síntese de ATP.
*
Características gerais da fotofosforilação
 NADH: Doador de hidrogênio na fosforilação oxidativa (- 0,32V);
 H2O: Doador de elétrons na fotofosforilação (+0,82V);
 Na fotofosforilação requer energia na forma de luz para criar um bom receptor de elétrons;
 Os elétrons, na fotofosforilação, fluem através de uma série de transportadores ligados à membrana;
 Prótons são bombardeados através da membrana para criar um potencial eletroquímico;
 Potencial eletroquímico fornece a força necessária para a síntese de ATP a partir de ADP e Pi pelo complexo da ATP sintase associado a membrana.
*
Circuitos dos prótons e dos elétrons nos tilacóides 
 Medidas experimentais: 3 ATP por O2 produzido.
*
Equação global para a fotofosforilação (não-cíclica):
2H2O + 8 fótons + 2NADP+ + 3ADP + 3Pi O2 + 3ATP + 2NADPH 
 Fluxo não-cíclico de elétrons: ciclo unidirecional da H2O para o NADP+. 
Fluxo cíclico de elétrons
Envolve apenas o fotossistema I;
 Fluxo cíclico de elétrons: Via alternativa do fluxo de elétrons induzido pela luz nas plantas, onde há variação da razão entre NAPDH e ATP.
 Não há formação de NADPH;
 Fotofosforilação cíclica.
 Equação geral: ADP + Pi luz ATP + H2O
Reações de assimilação de carbono: ATP e NADPH, na proporção de 3:2.
*
Fluxo cíclico de elétrons
 Produz apenas ATP e permite variações na proporção entre ATP e NADPH
*
 Diversos organismos fotossintéticos usam doadores de hidrogênio diferentes da H2O.
 Equação geral da fotossíntese
 2H2D + CO2 luz (CH2O) + H2O + 2D
Onde,
H2D: doador de elétrons (hidrogênio), pode ser água, sulfeto de hidrogênio, lactato ou algum outro composto orgânico e
D: Forma oxidada do doador.
Por exemplo, a bactéria verde-sulfurosa utiliza H2S:
 2H2S + CO2 luz (CH2O) + H2O + 2S