QUESTÕES (P2)

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QUESTÕES – FISIOLOGIA VEGETAL
Qual é a definição de fotossíntese?
R: Fotossíntese é o processo de produção de carboidratos a partir de CO2 e H2O na presença de clorofila, utilizando energia luminosa.
Qual é a importância da fotossíntese?
R: A fotossíntese é importante, pois é a partir dela que ocorre a fixação de CO2, que está presente em moléculas estruturais e participa da produção de energia.
Ela também possui uma importância evolutiva, já que ao final da síntese, ocorre a liberação e O2. Essa liberação de O2 possibilitou o surgimento dos organismos aeróbicos.
Por que a luz é considerada uma partícula-onda?
R: Porque a luz se comporta tanto como uma onda, quanto como uma partícula.
Quando a luz se propaga no espaço, a energia radiante tem características ondulatórias. Cada tipo de radiação pode ser caracterizado pelo comprimento de onda (distância entre dois picos sucessivos de uma mesma onda) ou pela frequência (número de vezes que a mesma fase ou ciclo passa por um ponto no espaço por um segundo). Todavia, ao interagir com a matéria (por emissão ou por absorção) a luz se comporta como se sua energia fosse constituída pacotes discretos de energia, denominados fótons.
Quais são os tipos de fotorreceptores (pigmentos)?
R: Existem três tipos de fotorreceptores:
 Carotenoides
Hidrocarbonetos puros
Xantofilas
 Clorofilianos
Clorofilas
Clorofila a – é um pigmento essencial; está presente em todos os organismos fotossintetizantes.
Clorofila b – é um pigmento acessório; está presente nas plantas e algumas algas.
* (Algas marrons possuem clorofila c e as cianobactérias possuem clorofila d)
Bacterioclorofilas
São exclusivas de bactérias fotossintetizantes. São encontradas em bactérias púrpuras e sulfurosas.
 Bilinas
Ficorritrinas
Ficocianinas
Aloficocianinas
Qual é a importância da existência de tantos pigmentos?
R: É um ajuste fino da absorção de luz, dessa forma, o uso da luz é otimizado, sendo possível colonizar diferentes ambientes. 
Onde os pigmentos estão localizados?
R: Estão localizados no cloroplasto, na membrana do tilacóide.
Todos os organismos fotossintetizantes possuem cloroplasto?
R: Não. Nem todos possuem cloroplasto. Porém todos possuem clorofila. As cianobactérias, por exemplo, não possuem cloroplasto, porém apresentam clorofilas localizadas nas lamelas da membrana.
Sobre ação da luz na fotossíntese, explique:
Qual radiação possui mais energia, a radiação azul ou a vermelha? Por quê?
R: A radiação que possui mais energia é a azul. Quando a luz azul é absorvida, ela excita a clorofila a um estado de energia mais alto que absorção de luz vermelha, porque a energia dos fótons é mais alta quando o comprimento de onda deles for mais curto. No estado de excitação mais alto, a clorofila é extremamente instável, muito rapidamente perde alguma de sua energia para o ambiente como calor, e entra no estado mais baixo de excitação onde pode ser estável por vários nanosegundos. Por causa desta instabilidade inerente do estado excitado, qualquer processo que captura sua energia deve ser extremamente rápido.
Se a luz azul possui mais energia, porque a radiação vermelha é mais eficiente?
R: A radiação é mais eficiente para a fotossíntese que a azul, porque já que a clorofila está excitada num nível mais baixo, ela é mais estável e dessa forma provoca a ocorrência de várias reações químicas que fazem parte da etapa fotoquímica da fotossíntese.
Quais são as rotas que a clorofila excitada libera a energia disponível?
R: No estado de menor excitação, a clorofila excitada possui quatro rotas alternativas para liberar a energia disponível. São elas:
- Calor
- Fluorescência (emissão de luz)
- Ressonância indutiva (transferência de energia de excitação)
- Fotoquímica (doação do elétron para uma molécula receptora – ocorrem reações de oxirredução – fotoxidação da clorofila a)
Explique como é acontece a etapa fotoquímica da fotossíntese, discutindo o transporte de elétrons no cloroplasto, definindo onde ocorre, as diferentes vias, os produtos finais formados nesse transporte.
R: O transporte de elétrons ocorre no na membrana do tilacóide.
O transporte de elétrons começa no Fotossistema II (PSII).
 Um fóton de luz atinge o PSII e excita uma clorofila especial, a P680, localizada na região central do fotossistema. A P680 excitada doa um elétron para a feofitina, que também é uma clorofila modificada, que tem a função de receber p elétron e transportá-lo para a QA (Quinona A). QA transfere o elétron para QB. QB, com um elétron a mais se torna uma semiquinona. A semiquinona ao receber um segundo elétron se torna uma plastoquinona. Para que a plastoquinona se desligue da subunidade D1 do PSII, se tornando móvel, ela precisa de dois prótons, se tornando PQH2 (plasto-hidro-quinona). A PQH2 se desloca pela membrana e doa os elétrons o Citocromo B6f, enquanto os prótons são liberados no lúmen do tilacóide. Dessa forma PQH2 volta a ser uma quinona e volta a se ligar ao PSII.
Acoplado ao PSII, do lado do lúmen do tilacóide, existe um complexo chamado de Complexo de Evolução do Oxigênio – CEO. Nesse complexo ocorre a quebra da água.
O CEO abriga 4 íons de manganês. Quando o P680 perde o elétron, ele “rouba” um elétron de um dos íons de manganês para se tornar estável. Quando os 4 íons de manganês perdem os elétrons, o complexo fica com um défice de 4 íons. Para ficar estável novamente, ocorre a quebra de duas moléculas de água. A quebra libera 4 elétrons, dois H+ e um O2.
No Citocromo B6f, os dois elétrons seguem caminhos diferentes.
Um vai para Cit b, que é uma quinona e se torna uma semiquinona, que voltará para o pool da membrana.
O outro elétron vai para o Cit f, que formará uma plastoquinona, que transporta o elétron para o PSI (fotossistema I).
No PSI, o elétron doado pela plastoquinona já está com pouca energia, portanto, apenas repõe o elétron perdido do P700 (clorofila especial do PSI).
O P700 é excitado e o elétron é recebido por AO, uma clorofila modificada. AO doa o elétron para A1 (quinona modificada). Na sequência, o elétron passa por três proteínas ferro-enxofre (FeSX, FeSA e FeSB). A proteína FeSB doa o elétron para a ferredoxina e esta transfere-o para o NADP+ que está no estroma.
O NADP+ precisa ser reduzido em NADPH, para isso, ele necessita de um próton e 2 elétrons. Um elétron é doado pela ferredoxina, o outro pode ser liberado pela semiquinona Cit b ou pode vir de outro ciclo de transporte de elétrons. Com os 4 elétrons liberados da quebra da água, é possível formar 2 NADPH.
Ao final desse processo, são formados:
- 2 NADPH
- 4 é
- 4 H+
- 2 O2.
O que é fotofosforilação?
R: Síntese de ATP nos cloroplastos, promovida pela luz, impulsionado pela força motriz gerada durante o fluxo de elétrons.
O mecanismo básico da síntese de ATP nos cloroplastos é muito semelhante ao das mitocôndrias, isso significa que a hipótese quimiosmótica de Mitchell para a síntese de ATP também se aplica aos cloroplastos. 
Diferencie o fluxo cíclico, não cíclico e pseudocíclico.
R: Fluxo cíclico: Este fluxo envolve apenas o fotossistema I e só produz ATP.
Os elétrons são desviados e a ferredoxina reduzida para as moléculas de plastoquinona e retornam ao P700 via Cit B6 e plastocianina. Neste percurso, os elétrons são transportados em circuito fechado, em torno do PSI, sintetizando ATP, mas não reduzindo NADP+ em NADPH. 
Fluxo não cíclico: É um transporte linear de elétrons que exige o funcionamento dos dois fotossistemas e conduz à síntese de ATP e de NADPH.
Fluxo pseudocíclico: quando há um fluxo de elétrons muito intenso ou a disponibilidade de CO2 é muito baixa, parte dos elétrons da ferredoxina pode ser doada para o oxigênio. Esse fluxo de elétrons envolve os dois fotossistemas e leva à formação de radicais livres superóxido. A síntese de ATP resulta do fluxo de elétrons da água para o O2.
Como os herbicidas atuam no transporte de elétrons?
R: Existem duas classes de herbicidas que atuam no transporte deelétrons.
Os herbicidas a base de URÉIA (diclorofenildimetilureia), onde as moléculas do composto se ligam ao PSII e se fixam na subunidade D1, onde a QB é ancorada. O elétron se liga à essa molécula (em vez de se ligar à QB), parando o fluxo de elétrons, pois ele não será transportado ao Citocromo B6f.
E os herbicidas a base de METILVIOLOGÊNIO, atuam no PSI, se ligando ao elétron que iria para A0, A1 ou para as proteínas FeS. Ao se ligar ao elétron, a molécula do herbicida o doa para o oxigênio, e com isso há a formação de espécies ativas de oxigênio. Portanto esta classe de herbicida é mais efetivo que os de uréia.
Descreva o Ciclo C3 (Ciclo de Calvin-Benson).
R: O Ciclo de Calvin-Benson possui três etapas: carboxilação, redução e regeneração. 
Na carboxilação a molécula aceptora com 5 carbonos, ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP), irá reagir com o CO2 e água gerando duas moléculas de um intermediário de 3 carbonos, 3-fosfoglicerato (3-PGA). 
Na etapa de redução a molécula de 3-fosfoglicerato é reduzida a duas moléculas de 1,3 bifosfoglicerato, este processo é impulsionado por 2 ATP, posteriormente, duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato (3-PGAld) serão formadas com a ação de 2 NADPH. O ATP e o NADPH foram produzidos na fase fotoquímica. 
A última etapa é a regeneração do aceptor por meio de várias reações, o qual necessita de ATP. Para que o primeiro açúcar (triose- P) seja produzido é necessário 3 voltas no ciclo. Essa triose precisará de 3CO2 + 9ATP + 6NADPH.
Descreva o Ciclo C2 (Fotorrespiração). Qual é o seu saldo ao final do processo?
R: O Ciclo C2 acontece quando a planta em vez de fixar o CO2, fixa o O2.
O CO2 e o O2 competem pelo mesmo sítio ativo na rubisco e reagem com o mesmo substrato, a RuBP. Ao fixar O2, a planta deixa de fixar CO2 e ainda perde CO2 que já foi fixado.
O Ciclo C2 é um processo que envolve 3 organelas, o cloroplasto, o peroxissomo e a mitocôndria. 
O O2 entra no cloroplasto e a Rubisco faz a sua função oxigenasse, reagindo com ele, formando 2-fosfoglicolato. O 2-fosfoglicolato irá sofrer uma desfoforilação, perdendo um Fósforo e formando o glicolato. O glicolato será transportado para o peroxissomo. Lá, ele sofrerá uma oxidação e será transformado em glioxilato. O glioxilato receberá um nitrogênio e formará o aminoácido glicina. Tanto o glicolato, quanto o glioxilato e a glicina possuem 2 carbonos em sua composição.
A glicina será transportada para a mitocôndria, porém lá é necessário que exista dias moléculas de glicina. Quando a segunda chega, também via função oxigenasse da Rubisco, elas reagem e formam a Serina, um composto de 3 carbonos. O quarto carbono das duas moléculas de glicina é liberado e se difunde.
A serina é transportada para o peroxissomo, onde será transformada em hidroxipiruvato e este em glicerato. O glicerato será transportado para o cloroplasto e lá ele sofrerá uma fosforilação formando o 3PGA.
Saldo da fotorrespiração:
- Deixa de incorporar CO2 e há a perda de CO2 já fixado.
- Recupera-se 75% do carbono que não foi fixado
- Forma NH4 que pode entrar na síntese de aminoácidos.
Se a fotorrespiração tem repercussões negativas, por que ela persiste nas espécies vegetais contemporâneas?
R: A fotorrespiração ainda persiste, pois é uma válvula de escape para utilizar o excesso de energia (ATP e NADPH) em dias ensolarados e quentes. Mesmo deixando de incorporar carbono e ainda perdendo o que já foi fixado, 75% do carbono desviado do ciclo C3 é recuperado pela fotorrespiração. Além disso, ela é um meio de evitar a formação de espécies reativas de oxigênio.
Explique o mecanismo das plantas CAM.
R: Muitas plantas que habitam ambientes áridos exibem outro mecanismo de concentração do CO2 no sítio da rubisco, essa variante é denominada Metabolismo Ácido das Crassuláceas (CAM). À noite a enzima PEP carboxilase (PEPcase) fixa o bicarbonato (HCO3) em oxaloacetato usando o fosfoenolpiruvato (PEP). A enzima NAD-malato desidrogenase converte o oxaloacetato em malato, o qual é estocado no vacúolo. Durante o dia, o malato estocado é transportado para o cloroplasto e descarboxilado formando piruvato e CO2. O CO2 liberado é disponibilizado para o ciclo de Calvin-Benson e o piruvato é convertido em trioses fosfato e subsequentemente em amido ou sacarose. A enzima PEPcase não consegue fixar o CO2 por isso utiliza o HCO3 para obter o carbono.
O que é a anatomia Kranz das plantas C4?
R: A anatomia Kranz é uma anatomia diferenciada das plantas C4, que envolve duas camadas de células, a bainha perivascular e as células do mesofilo.
Nas plantas C4, as células da bainha possuem cloroplasto e, portanto, o Ciclo de Calvin só acontecem dessas células. As células do mesofilo são organizadas radialmente e sempre estão adjacentes às células da bainha. Essa formação é em formato de coroa, por isso o nome Kranz (coroa em alemão).
Diferencie as células da Bainha perivascular das células do mesofilo das plantas C4.
R: 
	Células da Bainha
	Células do Mesofilo
	Cloroplastos arranjados concentricamente
	Cloroplastos arranjados aleatoriamente
	Grandes grãos de amido
	Pouco ou nenhum grão de amido
	Membranas dos tilacóides não são empilhadas
	Tilacóides empilhados
	Possuem Paredes Celulares espessas e por isso com baixa permeabilidade aos gases (permitindo que haja uma grande concentração de CO2)
	------
Entre as células da bainha e do mesofilo há uma grande quantidade de plasmodesmos.
Descreva o Ciclo C4.
R: O CO2 atmosférico entrará no mesofilo reagindo com o H2O formando bicarbonato (HCO3) e prótons H+. O HCO3 juntará ao fosfoenolpiruvato (PEP) formando o ácido oxalacético (AOA), posteriormente este será convertido em malato ou aspartato. Um desses compostos será transportado para a célula da bainha. Na bainha será formado o piruvato que voltará para o mesofilo regenerando o PEP, e o CO2 liberado seguirá para o ciclo de Calvin-Benson.
Descreva a via Aspartato 1
R: O aspartato é transportado para a célula da bainha seguindo para a mitocôndria. Nesta organela está presente a enzima málica responsável por liberar o CO2 que será utilizado no ciclo de Calvin-Benson. O piruvato formado na mitocôndria seguirá para o citosol onde será formada a alanina que entrará no mesofilo. No mesofilo novamente esta alanina transformará em piruvato que se regenera em fosfoenolpiruvato (PEP).
Descreva a via Aspartato 2
R: O aspartato é descarboxilado no citosol formando o ácido oxalacético, posteriormente este formará o fosfoenolpiruvato (PEP). O PEP transformará em piruvato, que se converterá em alanina indo para o mesofilo, o CO2 liberado nesse processo é utilizado no ciclo de Calvin-Benson no cloroplasto.
Quais são as enzimas de descarboxilação e o local em que ocorre as vias malato, Aspartato 1 e Aspartato 2?
R: 
	Vias
	Enzimas de descarboxilação
	Local
	Malato
	Enzima Málica dependente de NADP+
	Cloroplasto
	Aspartato 1
	Enzima Málica dependente de NAD+
	Mitocôndria
	Aspartato 2
	PEP Carboxiquinase
	Citosol
Qual é o destino dos Carbonos fotoassimilados?
R: Os carbonos fotoassimilados possuem dois caminhos. No primeiro caminho, os carbonos são utilizados nas necessidades biossintéticas das células, que são o metabolismo respiratório, o metabolismo do nitrogênio entre outras biossínteses.
O segundo caminho é a estocagem da parcela excedente. Essa parcela excedente pode ser estocada em forma de sacarose ou de amido.
Do que depende a taxa fotossintética?
R: Depende das taxas de:
- Síntese de NADPH e ATP (reações fotoquímicas e disponibilidade de luz)
- Suprimento de CO2 no sítio ativo da Rubisco
- Carboxilação da Rubisco (atividade carboxilase e oxigenasse)
- Síntese do substrato RuBP
Quais são os fatores que influenciam a taxa de fotossíntese?
R: Os fatores que influenciam a taxa de fotossíntese podem ser divididos em endógenos e exógenos. Os fatores endógenos são as características da espécie e a idade. Os exógenos são a luz, água, temperatura, concentração intracelular de CO2e nutrientes minerais.
Como as plantas de sombra conseguem crescer e se desenvolver com a baixa energia luminosa que chega até elas, qual é sua estratégia?
R: As plantas de sombra, com o mínimo de energia luminosa que chega à elas, conseguem chegar na situação de equilíbrio, que é o ponto de compensação, onde a fotossíntese líquida é 0 (taxa de fotossíntese e respiração + fotorrespiração são iguais).
As plantas de sombra possuem o ponto de compensação baixo e também possuem baixa taxa de respiração.
Essas características permitem que elas consigam sobreviver em ambientes limitados pela luz.
Observe o gráfico abaixo, e responda:
O que é Ponto de Compensação?
R: O ponto de compensação é quando a fotossíntese líquida é 0 (taxa de fotossíntese e respiração + fotorrespiração são iguais).
A planta assimila e perde a mesma quantidade.
O que é Ponto de Saturação?
R: O ponto de saturação é quando há excesso de energia, a planta deixa de fazer fotossíntese. Não há o aumento de fotossíntese com o aumento da energia luminosa disponível.
O que a planta faz quando há excesso de energia luminosa?
R: Quando expostas ao excesso de luz, as folhas devem dissipar o excedente de energia luminosa absorvida, de modo que não prejudique o aparelho fotossintético.
Quais são as estratégias que as plantas adotam para evitar ou dissipar o excesso de energia?
R: As estratégias para evitar ou dissipar o excesso de energia são pelo ciclo das xantofilas, movimento dos cloroplastos, movimento das folhas e estruturas que aumentam a reflexão da luz.