Fisiologia Vegetal: Fotossíntese e Pigmentos

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Instituto de Ciências Agrárias
Fisiologia Vegetal Aplicada à Agronomia – AGF222
Professor Cláudio Pagotto Ronchi
(31) 3536-3345 claudiopagotto@ufv.br
Conteúdos:
 Espectro de absorção dos pigmentos.
 Espectro de ação sobre a fotossíntese.
 Absorção de luz pelas clorofilas.
 Complexos antena.
 Centros de reações.
 Complexos proteicos envolvidos na etapa fotoquímica.
Espectro de absorção
de pigmentos
vs
Espectro de ação
sobre a fotossíntese
LUZ
Espectro de ação: respostas da fotossíntese aos # 
Bactérias dependentes de O2 introduzidas no sistema
acumulavam-se na região do espectro onde os pigmentos
de clorofila absorviam.
T W Engelman (1882)
Espectro 
de ação
Funcionamento do espectrofotômetro
O gráfico da absorbância em função do comprimento de onda 
é o espectro de absorção de uma determinada substância
Espectro de Absorção 
e Espectro de Ação
por cloroplastos 
intactos
Se os pigmentos usados para obter o
espectro de absorção são os mesmos que
aqueles que causam a resposta, os espectros
de absorção e ação vão coincidir.
A absorção de luz 
pelos pigmentos 
regula a liberação de 
O2
Espectro de absorção
dos pigmentos
fotossintéticos
Carotenóides são pigmentos
fotossintéticos acessórios!
Por quê?
Espectro de ação 
sobre a fotossíntese
Clorofilas são os principais 
pigmentos fotossintéticos.
Absorção de energia luminosa pela Chlorophyll - Chl
Chl + h Chl*
Estado base ou de menor energia 
ou estado fundamental = S0
Estado excitado ou de maior energia 
ou estado singleto = S1 ou S2
A distribuição de e- na molécula
excitada é # da distribuição na
molécula em estado base.E = hc / 
A clorofila é extremamente instável em S2, e por isso libera calor 
para o meio e entra no estado de menor excitação (S1)
 Esse processo demora 10-12 s;
 Uma vez em S1, a energia de excitação deve ser usada
rapidamente, pois tal estado dura apenas 10-9 s.
E
n
e
rg
ia
C
o
m
p
ri
m
e
n
to
 d
e
 o
n
d
a
 (
λ
)
S2
S1
No estado de menor excitação (S1), a Chl* 
possui quatro rotas alternativas para 
liberar a energia disponível:
 Decaída não radioativa (dissipação como calor);
 Fluorescência (re-emissão de um fóton, 10-9 s);
 Ressonância indutiva (transferência de energia no
complexo antena);
 Fotoquímica (10-12 s).
Rotas de liberação de energia pela clorofila excitada
2º singleto
1º singleto
+
-
Complexo antena???? Centro de reação??
Uma porção da energia absorvida pelas clorofilas e carotenoides é
armazenada como energia química (ligações químicas).
Essa conversão de energia depende da cooperação entre muitas
moléculas de pigmentos e grupos de proteínas de transferência de
elétrons.
Complexo antena: coleta
luz e transfere ou concentra
no centro de reação.
Centro de reação: é um
complexo protéico onde
ocorrem as reações químicas
de oxidação e redução que
levam ao armazenamento da
energia (PSI e PSII)
processo físico processo químico
A luz é coletada por um complexo formado por 200-300 moléculas
de pigmentos (Chl a/b), ligadas a proteínas, formando o complexo
antena coletor de luz (LHC, Light-Harvesting-Complex):
Esquema do complexo antena coletor de luz
hv
Proteínas:
LHC-II
(associadas ao PSII)
LHC-I
(associadas ao PSI)
Canalização da 
excitação do sistema 
antena em direção ao 
centro de reação
Complexos protéicos 
envolvidos na etapa 
fotoquímica da 
fotossíntese
Fotossíntese
Complexos protéicos nos tilacóides
- Fotossistema II (PSII)
- Complexo citocromo b6f
- Fotossistema I (PSI)
- Complexo ATP-sintase
a) Centro de reação P680: molécula especial de clorofila a, que absorve
(absorbância máxima) em 680 nm; atua como doador primário de
elétrons.
b) Feofitina: é uma molécula de clorofila a modificada; atua como
aceptor primário de elétrons.
c) Plastoquinona QB: quinona especial de plastídeo, que transporta
elétrons de QA até o complexo citocromo b6/f
d) Z (resíduo de tirosina): doador secundário de elétrons da molécula de
água até o P680.
e) Proteína D2: mantém ligada à sua estrutura a plastoquinona QA, que
transfere elétrons da feofitina até QB.
Principais componentes do Fotossistema II (PSII)
Obs1.: heterodínamo D1/D2 + P680 = coração do PSII
Obs2.: Ao D1/D2 liga-se o Complexo de Evolução do Oxigênio (CEO)
1 – Fotossistema II (PSII)
2- Complexo citocromo b6fFormado por 4 diferentes 
polipeptídeos:
Transfere e- da quinona reduzida (PQH2) até a plastocianina;
Participa no transporte cíclico de elétrons (ciclo Q)
•Citocromo b6
•Citocromo f
•Uma proteína que contém ferro-enxofre (2Fe-2S)
•Polipeptídeo IV
3- Fotossistema I (PSI)
•Tem associado um complexo antena (LHC-I) com 200 clorofilas a.
•Centro de reação P700: molécula especial de clorofila a, que absorve
(absorbância máxima) em 700 nm.
•Associado ao PSI tem:
O PSI cataliza a 
oxidação da 
plastocianina e a 
redução da 
ferredoxina
•A0: molécula clorofila a modificada
•A1: quinona: filoquinona
•Centros Ferro-Enxofre (FeSx, FeSA, FeSB)
4- Complexo ATP-sintase
Consiste de duas partes:
• a) CF0: porção hidrofóbica ligada à membrana (proteínas integrais)
• b) CF1: porção que sai da membrana para dentro do estroma
(complexo de proteínas periféricas)
CF1
CF0
•CF0: 3 tipos de subunidades (a, b e c);
parece formar um canal através da
membrana pelo qual os H+ podem passar
para o estroma;
•CF1: 5 peptídeos: sendo 3 cópias do α e do
β; contém sítios catalíticos para a síntese de
ATP.