Aula FOTOSSINTESE juliany

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS - UFAL
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS – CECA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA
Professora: Juliany Moura Barros
RIO LARGO-AL, 2017
Fotossíntese
Etapa Fotoquímica
Fotossíntese
A Vida na terra depende da energia proveniente do sol;
A fotossíntese é o único processo natural que pode aproveitar essa energia;
O termo fotossíntese significa:
		- Síntese utilizando luz
 Organismos fotossintéticos utilizam a energia solar para produzir compostos carbonados... Que não poderiam ser formados sem um imput de energia
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Será que a torta tem alguma coisa a ver com fotossíntese?
Farinha de trigo?
Leite?
Açúcar?
Toda a nossa vida depende da fotossíntese!
Alimentar
Respirar
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Conhecimento Histórico sobre a Fotossíntese
Antes do Séc XVI:
	- Acreditava-se que toda a nutrição da planta vinha do solo.
Em 1547-1644, Van Helmon:
	- Testou essa hipótese (Experimento utilizando: solo, planta e água).
 Em 1727, Stephan Hales:
	- Parte da nutrição das plantas vinha da atmosfera com participação da luz
Em 1761, Joseph Priestley:
	- Sugeriu a produção de O2 pelas plantas (plantas podiam renovar o ar viciado pelos animais).
Em 1779 , Jan Ingenhousz:
	-Esclareceu que havia a necessidade de luz para a renovação do ar e que no escuro as plantas também contaminariam o ar.
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Conhecimento Histórico sobre a Fotossíntese
Em 1782, Jean Senebier:
	- Afirmou que CO2 e O2 participavam da fotossíntese.
Em 1804, Le Saussure:
	- Estabeleceu a participação da água na fotossíntese.
Em 1864, Julius Sachs:
	- Observou grãos de amido em cloroplastos iluminados.
A partir disso, estabeleceu-se, a Equação geral da fotossíntese:
		
	
 Em 1941, Samuel Ruben: 
	- Demonstrou que o O2 liberado é proveniente da água.
 Entre 1946-1953, Melvin Calvin e colaboradores:
	- Elucidaram os mecanismos envolvidos na assimilação de CO2
	- Ciclo de Calvin.
 CO2 + H2O  (CH2O) + O2
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A fotossíntese possui duas fases:
	- Fase Clara (Fase Fotoquímica)
	- Fase Escura (Fase Bioquímica)
Fotossíntese
Erroneamente chamada pois a fotossíntese 
 NÃO acontece no escuro!
Modo geral:
 É necessário Luz  produzir ATP e NADPH que serão utilizados na fase bioquímica.
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Estrutura da Folha
Célula Vegetal
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	Cloroplastos
Estrutura do Cloroplasto
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Estrutura do Cloroplasto
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Estrutura do Cloroplasto
Fase Fotoquímica 
Fase Bioquímica
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Estrutura do Cloroplasto
Lúmem do tilacoide
Membrana dos Tilacoides
A radiação se propaga em ondas e é composta por partículas (fótons).
A LUZ como fonte de energia para Fotossíntese
SOL
Emite
Radiação 
Ondas 
Vários comprimentos de ondas 
Lambda
Partículas energéticas 
= Fótons
Existe uma relação entre comprimento de onda e energia do fóton:
 Quanto maior comprimento de onda
 Menor é a energia do FÓTON
 Quanto menor comprimento de onda
 Maior é a energia do Fóton
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Espectro Eletromagnético
Variação dos comprimentos de ondas emitidas pelo sol
LUZ visível
 Radiação está entre 10 -14 até 10 4 nanômetros (nm);
 Pequena faixa é a LUZ (luz visível);
 LUZ Aproveitada para FOTOSSÍNTESE;
 Essa radiação toda chega a atmosfera e é filtrada!
Ondas longas
Menor energia
Ondas curtas
Maior energia
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Todos os pigmentos ativos na fotossíntese são encontrados nos CLOROPLASTOS;
Três tipos principais de pigmentos:
	- Clorofila A;
	- Clorofila B;
	- Carotenoides.
Os Pigmentos Fotossintéticos
Mg
Mg
Carotenoide
Cauda 
de
 hidrocarbonetos
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 A clorofila absorve luz:
	- Porção vermelha e azul do espectro;
	- Porção do verde é refletida.
Quando a clorofila absorve ou emite luz,
 ela altera seu estado eletrônico:
		Chl + hv  Chl*
 Parte da energia é rapidamente liberada: 
	- Forma de Calor (clorofila volta ao estado de menor excitação);
	- Outra parte é liberada por outras processos.
O Papel dos Pigmentos Fotossintéticos
Fóton
Clorofila excitada
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Rotas (Processos) para liberar energia:
Luz
fotoquímica 
calor
Processo Fotoquímico 
Calor
Fluorescência
- A energia provoca a ocorrência das reações fotoquímicas;
- Processo Rápido.
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Quando a clorofila recebe luz (energia):
	- Ela utiliza para o processo fotoquímico;
Fase Fotoquímica possui:
	 2 Fotossistemas: PSI e o PSII;
Possuem:
	- Centros Coletores de Luz (Complexo Antena):
	- Centros Reação:
		- PSII (P680);
		- PSI (P700).
 Ressonância.
As clorofilas e o processo fotoquímico:
Ressonância e transferência de elétrons
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E quando a energia chega ao Centro de reação o que acontece?
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Complexos Protéicos das Membranas dos Tilacóides
Fotossistema II (PSII);
 Citocromo B6f;
 Fotossitema I (PSI);
ATP sintase.
	Na fase Fotoquímica participam 4 grandes Complexos Protéicos 
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Fotossistema II
Possui um Centro de coleta de luz (complexo antena);
Centro de Reação (P680).
No PSII :
	- Feofitina:
	 - Clorofila sem Mg;
	 - Aceptor primário de elétron do P680
	- Plastoquinona:
	 - Transporta os elétrons do PSIIcB6f
	- Proteínas D2, D1;
	- Complexo de Evolução de Oxigênio (CEO)
		- Promove a oxidação da água (fotólise).
PSII
CEO
O PSII é um complexo protéico com múltiplas unidades
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CEO
 P680 doa elétron;
Manganês;
CEO;
Fotólise da água.
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 PQH2 (protonada);
Se desprende da proteína D1;
Leva:
	- 2 elétrons;
	- 2 prótons H+
 Citocromo B6f;
 Lúmen do tilacóide.
 Plastoquinona (PQH2)  Citocromo B6f
 - Elétrons
 1 Elétron  Plastocianina (PC)  PSI
 Outro Elétron  Processo cíclico
 - Plastoquinona
 - Nº de Prótons H+  ATP 
 
 
 
Citocromo B6f
Oxidação da plastoquinona e redução da plastocianina
Fotossistema I
O PSI é um complexo protéico com múltiplas unidades
 Oxidação da Plastocianina:
 - Transfere elétron  PSI
 Redução da Ferredoxina (Fd);
 O Fotossistema I é formado por um complexo multiproteínico que mantém ligados vários transportadores de elétrons;
 O centro de reação é energizado por um complexo "antena" de aproximadamente 200 moléculas de clorofila a;
 A energia é transferida ao P700
Produção de NADPH
 A Ferredoxina (Fd):
 -Proteína ferro-enxofre;
 -Transporta elétron  FNR
 FNR: 
Flavoproteína Ferredoxina- NADP Redutase
 - NADP + H  NADPH
 Será utilizado juntamente com ATP no 
ciclo de Calvin;
 Redução de CO2 a carboidrato.
+
+
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Produção de ATP (Acíclica )
 O complexo ATPsintase é formado de duas partes, o FO e o F1;
 O FO é composto por 3 subunidades: 
 Encontram-se inseridos na membrana tilacoidal;
 Formando no seu interior um canal protônico;
 Por onde ocorre o fluxo de prótons do lúmen até o estroma;
 O F1 é composto de 5 polipeptídeos:
 (α, β, δ, γ, ε), formando uma estrutura esférica, que contém sítios catalíticos para a síntese de ATP. 
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Gradiente de prótons: a força motriz para a síntese de ATP
LUMEN (alto H+)
ESTROMA (baixo H+)
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Quando as plantas precisam de mais ATP ou quando há um excesso de NADPH, estas podem reoxidar a ferridoxina por um complexo chamado Fxd-PQ oxiredutase. 
Produção de ATP (Cíclica )
Produção Cíclica de ATP
FNR
NADP
H+
+
NADPH
x
ATP sintase
RESUMO
Fase fotoquímica
Veja como ocorre todo o processo ao mesmo tempo
Produtos da Fase Fotoquímica
 NADPH (Forte agente redutor);
 Formação de ATP;
 -Serão usados no ciclo de calvin para redução de CO2 a carboidrato.
 Liberação de O2;
Inibidores da Fotossíntese
Alguns herbicidas atuam bloqueando o fluxo de elétrons nos Fotossistemas:
Paraquat  bloqueia (PSI):
Age aceitando os elétron do PSI;
Reage com oxigênio;
Forma Superóxido;
Destruição das membranas
 DCMU  bloqueia (PSII):
Compete pelo sítio de ligação da plastoquinona QB;
 
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Próxima etapa: 
Reações de Fixação do Carbono
(Ciclo de Calvin)