Cloroplasto: Resumo

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Ana Beatriz Coelho 
Origem embrionária dos plastídeos 
 Organela precursora: protoplastídeos. 
 Podem se diferenciar em Cromoplastos, Leucoplastos e 
Cloroplastos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Membranas e compartimentos do cloroplasto 
 
 As três membranas do cloroplasto definem três compartimentos o espaço tilacoide, 
espaço intermembranas e o estroma. 
Plastos: Cromoplastos 
(armazenamento de 
pigmentos) Leucoplasto 
(armazenamento de amido) 
Cloroplasto (fotossíntese) 
Ana Beatriz Coelho 
 A membrana externa do cloroplasto é dotada de vários pontos de passagem para 
moléculas que entram e saem do cloroplasto. Uma parcela significativa do genoma das 
bactérias que deram origem aos cloroplastos foi incorporada ao DNA nuclear; assim, a 
maior parte das proteínas e enzimas do cloroplasto é sintetizada no citoplasma e, por 
apresentar seqüências de endereçamento específico, são importadas com o auxílio de 
complexos translocadores para o compartimento ou membrana apropriados. 
 Os complexos translocadores das membranas externa e interna do cloroplasto são 
chamados complexos TIC e TOC (o TIC na membrana interna e o TOC na externa) e 
são análogos ao sistema 
TIM-TOM existente nas 
mitocôndrias. Esse processo 
de importação é feito com 
gasto de energia. 
 A membrana interna do 
cloroplasto não apresenta 
cristas nem citocromos 
transportadores de elétrons 
nem ATP sintase. 
 No estroma estão distribuídos o DNA e os ribossomos do cloroplasto, ocorre o 
processamento de várias vias metabólicas essenciais para a célula. (todos os fosfolipídeos 
das células vegetais são sintetizados no estroma, pode armazenar amido, ciclo de fixação 
do carbono) 
 As membranas tilacoide limitam o espaço 
tilacóide e consistem em cisternas 
achatadas que se empilham, formando os 
grana. 
 Nela, estão inseridos os pigmentos 
fotossensíveis, transportadores de elétrons 
e a ATP sintase. 
 O gradiente de prótons é formado entre 
o espaço tilacóide, onde elas se 
acumulam, e o estroma. As ATP sintases voltam sua porção catalítica para o estroma 
onde se formam os novos ATPs. 
 É necessário apenas energia luminosa, CO2 e água para gerar ATP e O2. 
A fotossíntese 
 Embora interdependentes, as muitas reações que compõem a fotossíntese podem ser 
divididas em: reações de transferência de elétrons e reações de fixação de carbono. 
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Reações de transferência de elétrons 
 No estroma 
 Absorção de energia luminosa por pigmentos fotossensíveis 
inseridos nas membranas tilacóides. Essas moléculas são, 
principalmente, as clorofilas e carotenoides. 
 A energia luminosa será convertida em energia química e 
armazenada em forma de ATP ou, temporariamente, NADPH. 
 No processo, moléculas de água são quebradas e oxigênio 
molecular é liberado. 
 As clorofilas e demais pigmentos se agrupam em fotossistemas, 
complexos captadores e transdutores da energia luminosa. Essa 
energia é repassada aos pigmentos vizinhos converge para um 
complexo 
proteico: o 
centro da 
reação 
fotoquímica. 
(sistema 
antena) 
 
 
 
 Pigmentos são ditos fotossensíveis porque, ao interagir com um fóton, um dos elétrons 
dos átomos que formam o anel porfirínico adquire energia sufi ciente para pular para 
um orbital de nível mais alto. Isso significa que a clorofila consegue colocar a energia 
de um fóton (energia luminosa) em um elétron, que passa a ser de alta energia. 
Quando um dos elétrons da clorofila passa para um orbital superior, dizemos que ela 
está no estado excitado. 
 Uma vez excitada, a molécula de clorofila fica instável. Para voltar ao estado de 
repouso, a energia desse elétron, que subiu de orbital, pode ter três destinos: ser 
dispersada como calor; ser transferida para uma molécula de clorofila vizinha; o elétron 
de alta energia pode ser doado para uma molécula receptora e substituído por um 
elétron de baixa energia. 
 As clorofilas do centro de reação fotoquímica excitadas. Não apenas a energia, mas os 
elétrons que subiram de orbital serão doados a uma molécula aceptora. Para que a 
clorofila não fique carregada, o elétron doado é substituído por um elétron de baixa 
energia, doado por uma molécula doadora. 
Ana Beatriz Coelho 
 Na cadeia transportadora de elétrons ocorre a fotolise da água. Nessa reação, a água é 
quebrada em oxigênio prótons e elétrons. 
 A enzima que catalisa essa reação faz parte do complexo de reação fotoquímica do 
fotossistema II e possui um átomo de manganês em sua estrutura. 
 Os demais produtos da fotolise da água são prótons, que são estocados no espaço 
tilacoide, e os elétrons, que serão usados para substituir aqueles de alta energia doados 
pela clorofila. 
 Os elétrons de alta energia vão percorrer uma cadeia de transportadores, que fica na 
membrana tilacoide e é composta por complexos proteicos. Durante o percurso, a energia 
é progressivamente gasta, enquanto ocorre uma série de eventos importantes. 
 O resultado dessa cadeia 
transportadora de elétrons 
é a formação de NADPH, 
que será usado em usado 
em outros processos 
metabólicos, a uma grande 
quantidade de prótons, 
derivados tanto da quebra 
de água quando 
bombeados do estroma, 
que se acumula no espaço tilacoide. 
 A única via de passagem é um complexo proteico da membrana tilacoide em tudo 
semelhante à ATP sintase da membrana mitocondrial interna. 
Ana Beatriz Coelho 
 
 
Ana Beatriz Coelho 
Fixação do carbono 
As reações de fixação do carbono ocorrem no estroma numa via cíclica conhecida como Ciclo 
de Calvin, em homenagem ao seu descobridor. Numerosas enzimas participam desse ciclo, mas a 
chave do processo consiste na incorporação do carbono do CO2 a uma molécula orgânica de 
cinco carbonos, a ribulose 1,5-bifosfato. A enzima que catalisa essa reação é a ribulose 1,5-
bifosfato oxi-carboxilase, a rubisco. Embora a rubisco catalise uma reação na qual uma molécula 
de um carbono é somada a uma molécula de cinco carbonos, o resultado dessa operação não é 
uma molécula de seis carbonos (como/ a glicose), e sim duas moléculas de três carbonos 
(gliceraldeído 3-fosfato). 
 
 
Rubisco: é um complexo enzimáticos presente em grande quantidade de estroma. Genes 
contidos no DNA do cloroplasto codificam algumas das subunidades desse complexo proteico, 
embora a maior parte dos genes envolvidos esteja contida no DNA nuclear. Sem ela não 
haveria a fixação de carbono, comprometendo a viabilidade de toda a cadeia alimentar. 
Oxi-carboxilase: se a concentração de O2 no estroma estiver muito alta, essa enzima catalisa 
catalisa a oxidação da ribulose 1,5-bifosfato; uma reação que faz parte da fotorrespiração; 
mas se o CO2 predominar, a reação favorecida será a de carboxilação, isto é, adição do 
carbono do CO2. Ela é uma das enzimas mais lentas que se conhece, mas é a única capaz 
de catalisar a fixação do carbono inorgânico. 
Ana Beatriz Coelho 
 Ciclo de calvin: 
 
 A transpiração das plantas, isto é, a perda de água decorrente do aumento da 
temperatura ambiente, também ocorre através das aberturas estomáticas. Nas horas mais 
quentes do dia, essa perda de água pode ser bastante significativa e isso é evitado 
pelo fechamento dos estômatos durante esse período. Ora, com os estômatos fechados, 
o oxigênio produzido não tem como passar do parênquima lacunoso para a atmosfera, 
assim como o CO2 fica impedido de entrar. Nessa condição a concentração de O2 é 
bem maior que a de CO2, o que favorece a fotorrespiração, uma reação catalisada pela 
rubisco na qual ela atua como oxigenase e não como carboxilase, consumindo O2 e ATP 
e produzindo fosfo-glicolato, uma molécula metabolicamente inútil. O fosfoglicolato 
produzido no cloroplasto é exportado para outra organela, o peroxissoma no qual será 
convertido emglicina e daí seguirá para a mitocôndria, gerando CO2 e serina, uma 
molécula de três carbonos. As principais etapas desse ciclo, chamado via do glicolato. O 
processo não apenas produz CO2 como também consome energia e O2! 
 As plantas C3, o processo de fixação do carbono se dá em todas as células do 
parênquima foliar e resulta numa molécula de três carbonos (o gliceraldeído 3-fosfato). 
Já nas plantas C4, a fixação do carbono ocorre principalmente nas células que 
circundam o feixe vascular que distribuirá as moléculas sintetizadas O CO2 é bombeado 
para essas células e incorporado a uma molécula intermediária de quatro carbonos.