Metabolismo Fototrófico

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METABOLISMO FOTOTRÓFICO 
 
 
Princípio: utilização da energia dos fótons para síntese de ATP e cofatores 
reduzidos (NADH e NADPH) � que serão utilizados para síntese de 
compostos orgânicos reduzidos, a partir de CO2 (fotoautotrofia) ou outros 
compostos orgânicos (fotoheterotrofia) � Conhecido como fotossíntese. 
• Possui reações em fase escura e fase clara 
• Pode ocorrer de forma oxigênica (geração de O2) ou anôxigênica 
(geração de outros compostos oxidados) 
Principais bactérias fotossintetizantes: 
Cianobactérias, bactérias púrpuras sulfurosas e bactérias verdes sulfurosas 
 
 
� Clorofilas e bacterioclorofilas: 
 
• Compostos orgânicos com anel tetrapirrólico e átomo de Mg2+ em 
seu core. Capazes de absorver em diversos comprimentos de onda, 
dependendo de cada clorofila. 
 
 
 
 
 
 
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Clorofila a (vegetais) 
 
 
Bacterioclorofila a (Rhodopseudomonas palustris) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Estes compostos são capazes de se oxidar, tornando-se excelentes 
agentes redutores (que provocam a redução de outros compostos) 
quando estimulados por um quantum de energia. 
• Em plantas: presentes em uma organela denominada cloroplasto. 
 
 
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• Em bactérias: Na própria membrana (membrana fotossintética) ou 
em estruturas compartimentalizadas (clorossomas). 
• A eficiência de captação de luz é maior nos clorossomas 
 
� Membrana fotossintética: clorofilas associadas as proteínas em centros 
captadores de luz (CL – clorofilas da antena) ou centros de reação (CR). 
Observa-se em bactérias púrpuras 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
� Clorossomas: sistema de “antena gigante”. Observado em bactérias 
verdes sulfurosas, que são capazes de realizar fotossíntese em lugares 
com intensidade luminosa extremamente baixa. 
 
 
 
 
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� Carotenóides e ficobilinas: 
 
• Carotenóides: sistema conjugado de duplas ligações�função protetora 
contra radicais livres reativos formados durante o processo de captação 
de luz. Ex: β-caroteno 
• Ficobilinas: presente em cloroplastos de algas vermelhas e 
cianobactérias. Estruturas accessórias para captação de luz em outros 
comprimentos de onda. Ex: ficoeritirina, ficocianina.
β-caroteno 
 
� Fotossíntese anoxigênica 
 
• Ocorre em bactérias púrpuras sulfurosas e não sulfurosas e bactérias 
verdes. 
• Envolve transporte de elétrons ao longo de uma série de carreadores 
• As bactérias verdes usam apenas esse fotossistema para redução de 
CO2 
• Fluxo reverso de elétrons: geração de NADPH, em bactérias 
púrpuras (necessidade de uso de doadores externos de elétrons) 
 
� Bactérias púrpuras: membranas fotossintetizantes, vesiculares 
(denominadas lamelas) 
 
 
 
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Bactéria púrpura R. capsulatus 
Fotofosforilação cíclica: geração de ATP em 
um sistema de circuito fechado de reduções 
sucessivas 
Alternativa metabólica: quimiolitotrofia 
(ausência de luz), com gasto de ATP 
 
 
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� Fotossíntese oxigênica 
 
• Ocorre em cianobactérias 
• Utilizam energia dos fótons para síntese de ATP e geração de NADPH 
• Composto de dois fotossistemas (FSI e FSII) � esquema “Z” 
• Fotofosforilação acíclica: uma molécula de água é quebrada em H+ e 
O2, doando elétrons para a clorofila P680. 
• Aceptor de elétrons: NADP+ 
 
• Algumas algas verdes e cianobactérias realizam fotossíntese 
anoxigênica, utilizando apenas o FSI, onde os doadores de elétrons são 
inorgânicos (H2S – cianobactérias e H2 – algas verdes) 
 
 
 
Cianobactéria Oscillatoria limnetica com grânulos de enxofre (S0) 
H2S � S
0
 + 2H
+
 + e
-
 
 
 
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� Fixação autotrófica de CO2 
 
A) Ciclo de Calvin 
 
• Presente na grande maioria dos seres autotróficos, fotossintetisantes ou 
quimiolitotróficos. 
• Fase escura da fotossíntese. Uso de NADPH e ATP formados durante 
a fase luminosa para redução do CO2 em moléculas orgânicas � 
anabolismo. 
• Enzima chave: RubisCO, contida dentro de inclusões citoplasmáticas 
chamadas carboxissomos, que adiciona 1 CO2 em uma molécula de 
ribulose 5-fosfato. 
• Ao todo, são incorporados 6 CO2 no ciclo, formando no fim 2 moléculas 
de um composto de 3 carbonos, o GLICERALDEÍDO 3-FOSFATO 
(intermediário da glicólise) � síntese reversa, até chegar a frutose � 
glicose. 
 
 
 
 
 
 
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� Ciclo do ácido cítrico (ou Krebs) reverso 
 
• Mecanismo alternativo de bactérias verdes sulfurosas e não-sulfurosas. 
• Utilização do ciclo de Krebs, onde o CO2 é adicionado a succinil-CoA 
transformando-a em α-cetoglutarato, ou no acetil-CoA, transformando-o 
em piruvato. 
• O piruvato (3C) pode ser transformado em Gliceraldeído 3-fosfato, e 
consequentemente há a reversão da glicólise. 
• Esta via fora demonstrada também em Archaea hipertermófilos não-
fototróficos, podendo ser esta uma das maneiras mais primitivas de 
autotrofia. 
 
� Ciclo do hidroxipropionato 
 
• Ocorre em Chloroflexus, um fototrófico verde não-sulfuroso. Cresce 
autotroficamente com H2 ou H2S como doadores de elétrons. Forma 
mais primitiva inda de autotrofia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Fixação de aprendizagem: 
1) Quais componentes são necessários para a síntese de biomoléculas, e 
como os seres autotróficos obtém estes componentes? 
2) Considerando suas funções, porque os pigmentos de clorofila devem 
estar situados na membrana bacteriana? 
3) Como os fótons são captados pelas clorofilas? 
4) Quais as funções dos carotenóides e ficobilinas? 
5) Em quais aspectos, na respiração, a fotofosforilação se assemelha a 
cadeia respiratória? 
6) Qual a finalidade do fluxo reverso de elétrons das bactérias púrpuras? 
7) Diferencie fotofosforilação acíclica e fotofosforilação cíclica, e diga em 
que tipo de fotossíntese elas ocorrem. 
8) Quais são as formas de fixação de CO2 em seres fotossintetizantes?