Resumo de Fotossintese - Fisiologia Vegetal

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Segunda Prova
FOTOSSÍNTESE
	É a conversão de energia luminosa em energia química, incorporação de um carbono orgânico a um carbono inorgânico. Respiração celular é complementar a fotossíntese, sendo um dependente do outro.
Luz e íons
CO2 + H2O O2 + COH + energia
	Fotossíntese nada mais é que sucessíveis processos de oxido redução. 
Luz visível:
		Violeta
		Azul
Carrega eletricamente um elétron		Anil 
		Verde 
		Amarelo 
		Alaranjado 
		Vermelho 
	A clorofila em estado de menor energia, absorve um fóton e faz transcrição para o estado de maior energia.
	A luz vermelha é a melhor para a fotossíntese pois faz com que o elétron caia para o estado meta estável (estado de transferência de elétrons para a fotossíntese) mais rapidamente do que a luz azul é capaz.
	O principal órgão captor de luz é a folha e apenas 5% da luz que chega na folha será convertida em carboidratos, outros 60% não serão absorvidos, 19% irá ser usado no metabolismo como um todo, 8% vai ser convertido em calor e 9% será transmitido ou refletido.
Fatores que interferem na absorção de luz
	Quanto a morfologia os fatores que irão interferir na absorção vai ser a cutícula, quantidade e disposição dos tricomas, tamanho, espessura da folha e cor, a disposição espacial (ângulo foliar) e fatores fisiológicos, como a idade. 
	
	Plantas C3 como as gramíneas, em sua maioria são monocotiledôneas e algumas poucas dicotiledôneas, já as plantas C4 são as chamadas plantas de verão, onde predomina dicotiledôneas e poucas monocotiledôneas. Plantas CAM são plantas de metabolismo desértico. E plantas C2 ou intermediárias apresentam o metabolismo de ambas as plantas, C3 e C4, adaptados para a sua morfologia. 
	Plantas C3 apresentam um único tipo de cloroplasto, o cloroplasto do mesofilo. Já as C4, apresentam dois tipos de cloroplastos, um tipo no mesofilo e um tipo na bainha. 
	Pigmentos	 clorofilianos (clorofilas a, b, c, d, e)
			carotenoides (xantofilas e carotenos)
	A clorofila é uma molécula cíclica e a diferença no tamanho do fitol é que irá definir o tipo de clorofila. 
	A fotossíntese é dividida em duas fases:
Fotoquímica: dependente da luz, realizando absorção de íons e transporte de elétrons. Forma ATP e NADPH.
Bioquímica: independente da luz realiza a síntese orgânica.
UBF - Unidade Básica Fotossintética (pigmentos na membrana do tilacóide, aderidos ou não), captam a luz (energia), concentra-a em um centro de reação e esse centro passa a energia para os elétrons.
Transporte de elétrons na fotossíntese (ver desenhos)
FOTOQUÍMICA
	PSI- formada apenas por 1 cadeia polipeptídica. 
	PSII- proteína transmembrana formada por 6 polipeptídios.
	P680 e P700 - são centros de reação onde a energia é concentrada.
	Pigmentos ficam envolta das proteínas
	O primeiro processo para iniciar é a fotolise (quebra) da H2O, formando: 
H2O H+ + O2 + elétron
	O elétron é captado por um átomo de Mn2+ e o oxigênio é liberado por difusão. O manganês entra na membrana do tilacóide e é captado por uma molécula de tirosina (Tyr), a tirosina vai passar o elétron para o centro de reação, que irá passar para o PHEO (feotina), depois vai para a quinona A (QA) que é uma molécula fixa, depois passa os elétros para a quinona B (QB), que é uma móvel e transporta os elétrons para a plastoquinona (PQ) que fica na membrana do tilacoide).
	A plastoquinona capta 2 hidrogênios do estroma formando a PQH2que é muito instável e se quebra liberando os elétrons para o citocromo B6 ou para o complexo ferro sulfúrico (FeS), e os H vão para o lúmen. Os elétrons vão passar para o citocromo F.No lúmen se encontra uma plastocianina (PC) oxidada, carrega-se eletricamente e fica reduzida, descarregando a energia no P700 (PSI) e volta a oxidar. Os elétrons são levados até a ferrodoxina (Fd), que fica na extremidade da molécula (PSI) voltada para o estroma. A Fd carrega a molécula de NAD+ a NADH2 que estão no estroma. O NADH2 é responsável por levar energia para outras reações.
	Quando o elétron chega na Fd e não tem NAD+ para carregar ele retorna ao transporte de elétrons, entrando no citocromo B6 ou FeS e continua o ciclo até encontrar um NAD+ disponível.
Proteína transportadora de H+(ver desenho)
	A proteína abre um canal do lúmen (ácido) ao estroma, o qual irá carregar o H+ em excesso no lúmen passando por uma proteína especifica, que realiza ATPase. Carregando energeticamente uma molécula de ADP + Pi, formando o ATP, que também é uma molécula carreadora de elétrons. 
	O ATP e NADH2 formado no cloroplasto será usado no mesmo para a síntese orgânica.
BIOQUÍMICA
	Ou síntese orgânica, ocorre no estroma do cloroplasto.
	CO2 entra na folha por difusão pelos estômatos.
Síntese orgânica em planta C3 (Ciclo de Calvin-Benson) - ver ciclos
	CO2 entra na célula, encontra a Rud P (ribulosebifosfato, molécula de 5C) onde o rubiscoirá incorporar o C vindo do CO2 transformando o C orgânico em inorgânico, que dará origem a compostos, necessitando de 6C, 2 moléculas de 3PGA (ácido fosfoglicérico, molécula de 3C). Com a quebra de um ATP em ADP a 2(3PGA) passa para 2(1-3PGA) (ácido 1-3 fosfoglicérico, 3C), que vai se ligar a um NADH2, liberando NAD+, formando a molécula de 2(3PGALD) (fosfogliceraldeído, 3C). As moléculas de 3C vão se quebrar e formar uma Ribulose 5P (5 fosfato, 5C), liberando um C. Cada C liberado (cheio de energia) irá se ligar a outros carbonos formando a molécula orgânica (hexose). 
Síntese orgânica em planta C4 - via malato
	CO2 entra na célula e se liga a uma molécula de água no citoplasma, formando HCO3 (CO2 + H2O → HCO3). Na célula do parênquima do mesofilo, no citoplasma, esse ácido (HCO3) liga-se a um PEP,formando ácido oxalacético (AOA). Esse ácido entra no cloroplasto do mesofilo por difusão e com a ação de NADH2 irá se formar o malato.O malato passa para o cloroplasto da bainha e lá a enzima málica NADP+ quebra o malato liberando piruvato (Pi) e CO2, o CO2 vai entrar no ciclo de Calvin-Benson. O Pi volta para o cloroplasto do mesofilo retirando um P do ATP e voltando para o citoplasma como PEP. O ATP é usado apenas para regeneração do PEP. Sem Rubisco ou Rud P o malato será acumulado na célula.
	Não existe diferença entre transporte de elétrons entre plantas C3 e C4. A síntese propriamente dita é a mesma, o que difere é a forma como o CO2 vai ser transportado.
	
Síntese orgânica em planta C4 - via PEPcarboxilase
	CO2entra no citoplasma da célula do mesofilo, une-se a uma molécula de H2O formando HCO3, com a ação do PEPforma-se o AOA que irá sofre uma aminação (entrada de NH2) gerando aspartato. O aspartato vai para o citoplasma da bainha e lá sofre uma desaminação (perda do NH2), gerando novamente o AOA, que irá sofrer ação da enzima PEPcarboxiquinase a qual irá liberar CO2 mais PEP. O CO2 irá para o cloroplasto da bainha no Ciclo de CB. O PEP perde um fosforo, transformando-se em piruvato, sofre aminação, formando alanina, a alanina vai para o citoplasma do mesofilo, sofre desaminação e volta a ser piruvato. Esse piruvato vai entrar no cloroplasto do mesofilo, recebe um ATP e libera o ADP, reciclando a PEP.
Síntese orgânica em planta C4 - via enzima málica NAD+
	CO2entra no citoplasma da célula do mesofilo, une-se a uma molécula de H2O formando HCO3, com a ação do PEPforma-se o AOA que irá sofre uma aminaçãogerando o aspartato. O aspartato vai para a mitocôndria da célula da bainha, onde irá sofrer desaminação, voltando a ser AOA. O AOA vai agir com o NADH2 e irá formar o malato, que sofre ação da enzima málica NAD+, liberando CO2 e piruvato. O piruvato vai para o citoplasma da célula, sofre aminação, se tornando alanina, depois passa para o citoplasma da célula do mesofili, sofredesaminação, volta a ser piruvato, entra no cloroplasto usa um ATP e vira PEP novamente.
Plantas CAM - metabolismo ácido das crassuláceas
	Dividido em dois períodos, noturno e diurno. Só apresentam células do cloroplastos no mesofili.Durante a noite as plantas abrem seus estômatos captam o CO2, no citoplasma da célula este, une-se a uma molécula de H2O formando HCO3, com a ação do PEPforma-se o AOA. O AOA vai virar malatoque será armazenado no vacúolo da célula.
	Durante o dia o malato no vacúolo vai ser quebrado pela enzima málicaNADP+ e transportado para o cloroplasto, formando CO2que vai para o Ciclo de Calvin e Benson, epiruvato que será reciclado. 
	A pepase só será ativada durante a noite, enquanto o rubisco só será ativo durante o dia.
Fotorrespiração
	Anabolismo: formação de moléculas
	Catabolismo: quebra de moléculas
	Por alguma situação adversa a planta para de fazer fotossíntese e começa a degradar suas próprias moléculas. É como se fosse um catalizador de radicais livres.
Fotorrespiração aparente: CO2 liberado para o ambiente 
Fotorrespiração não aparente: CO2 captado pela PEP e retorna ao ciclo da fotorrespiração. (Vai cair)
Síntese orgânica em plantas intermediarias - C2
	Plantas intermediarias usam a fotorrespiração a seu favor. A planta está realizando o ciclo de Calvin Benson no cloroplasto do mesofilo. Se tiver oxigênio a rubisco larga o CO2 e captura o O2e transforma em glicolato, que vai para o peroxissomo e com o acréscimo de um O2 vai formar um glicosalato, que formará a glicina. A glicina vai para a mitocôndria da célula da bainha e será quebrada em CO2e serina, o CO2 vai para a célula da bainha se ligar ao Rud P e entrar no Ciclo de Calvin e Benson. 
	A fotorrespiração em plantas intermediarias é considerada anabolismo, e é não aparente pois não há liberação de CO2 pro ambiente. 
Fisiologia comparada de plantas C3 e C4
Anatomia foliar: C3 só tem mesofilo e um tipo de cloroplasto; C4 tem dois tipos de mesofilo e dois tipos de cloroplasto. Em plantas C4 tem rubisco apenas na bainha. 
Localização do sistema vascular: C3 fotossíntese ocorre no mesofilo e o produto tem de passar célula a célula até chegar ao feixe; C4 fotossíntese ocorre na bainha e o produto já é liberado no feixe vascular.
Temperatura: plantas C3 tem a produção de fotossíntese mais ativa aos 25oC; plantas C4 tem atividade máxima aos 35oC. 
Absorção de luz: plantas C3 absorvem apenas uma quantidade da radiação; já as C4 tem a absorção ilimitada.
Quantia de água: C3 precisa ficar mais tempo com os estômatos abertos para a captação de CO2, necessitando de mais água para manter os estômatos abertos. 450/1000 gH2O/gMS (MS = matéria seca); Plantas C4 250/350 gH2O/MS
Translocação via floema
	 Cada 6 voltas no Ciclo de Calvin Benson forma-se uma hexose que é transformada, para transporte, em sacarose e é armazenada como amido. Hexose produzida no cloroplasto. No floema o transporte é bidirecional. 
(Elemento de tubo crivado, placa crivada e célula companheira)
	Formação: a célula mãe vai ter núcleo e vacúolo, por ação hormonal ela vai começar a sofrer divisão celular formando duas novas células, que será a célula companheira e o elemento de tubo crivado, a parede do vacúolo e o núcleo se degeneram para formar o tubo.
Mecanismo de transporte do floema
Intracitoplasmático: só ocorre ciclose em um floema jovem, pois ainda apresentam vacúolo e núcleo, que movimentam as moléculas passando-as adiante (movimento lento)
Fluxo de massa e pressão: sacarose chega a célula do tubo crivado, aumenta a concentração no tubo criando um pressão que transporta a substancia de vaso em vaso. Quando há maior concentração de sacarose no tubo a água entra para diminuir. Fluxo rápido, sem gasto de energia.
Proteínas contrateis: movimento de contração e descontração gera um fluxo da substancia. Com gasto de energia, mais usada em dias frios.
Respiração celular
Aumenta com o fruto em formação.
Diminui com o crescimento.
Aumenta no amadurecimento.
Frutos climatéricos: terá um pico de respiração e necessita de mudanças para as modificações, como: cor, sabor, odor e textura. 
Não climatéricos: amadurecem lentamente.
	Os principais substratos respiratórios são: polissacarídeos (amido), lipídios, proteínas e aminoácidos. 
Oxidação de polissacarídeos (amido):
Via glicolítica: é a quebra de uma molécula orgânica liberando elétrons e esses são transportados sempre pelo NADH2 e FADH2 para a cadeia respiratória visando descarregar a energia desses elétrons produzindo ATP.
Via pentose fosfato: o objetivo dessa via é a quebra de moléculas orgânicas, liberando seus elétrons, transportando-os pelo NADH2 e FADH2, para uma reação de síntese orgânica, porem nessa via ocorre a produção de NADPH2 e não a produção de ATP.
Etapas da via glicolítica
Glicólise: produção de acetil-CoA, ocorre no citosol. Sacarose hexoses triose fosfato ácido orgânico. Piruvato = rendendo ATP e NADPH
Ciclo de Krebs: ocorre na matriz mitocondrial, oxidação de acetil-CoA. Piruvato CO2 + NADH e FADH2
Cadeia respiratória ou fosforilação oxidativa
	Elétrons são transferidos ao longo de uma cadeia de transporte de elétrons opor um conjunto de proteínas ligadas a membrana interna da mitocôndria.
	Respiração ocorre nos mais diversos órgãos da planta, como: raiz, caule, folhas, frutos e sementes.
	Fatores que afetam a respiração: quantidade de substrato, oxigênio, temperatura, danos e doenças e gás carbônico.