Resumo Fotossíntese de Fisiologia Vegetal

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FASE FOTOQUÍMICA (reações de luz) 
Onde acontece? 
Na membrana dos tilacóides do cloroplastídeos, nas folhas, caules ou qualquer outro órgão fotossintético. 
 
O que seria? 
Clorofilas absorvendo luz do sol e recebendo fótons, ficando altamente energizadas e instáveis, perdem elétron. A 
movimentação desse elétron através de aceptores (facilidade de serem reduzidas temporariamente) pela membrana 
do tilacóide libera energia, que será utilizada para fabricar ATP e NADPH. 
- ATP e NADPH são utilizadas no Ciclo de Calvin 
 
 
FOTOFOSFORILAÇÃO: É a criação de um gradiente eletroquímico produzido pelos prótons do fotossistema 2, através 
de bombas H+ ATPase, fosforilando o ATP no cloroplastídeo que serão utilizados no ciclo de Calvin. 
 
Fotossistemas – compostos por um complexo antena + centro de reação. Complexo antena é composto por 
pigmentos fotossintéticos (clorofilas e carotenóides) absorvem a radiação e transferem a energia para um centro de 
reação que contém uma molécula de clorofila a. 
Fotossistema 2: 
É o início do transporte dos elétrons. O fotossistema recebe a energia da luz (fótons), são passados para o complexo 
antena que é a Clorofila P680. Esta fica altamente energizada, liberando elétrons, e então começa a transportá-los 
pelos aceptores. Se inicia na Feofitina e seu transporte termina na Plastocianina, que carregará até o Fotossistema 1. 
 
Os elétrons perdidos nesse fotossistema serão recompostos através da quebra da molécula de água ou fotólise da 
água. 
 
Quebra da molécula de água (fotólise da água): Acontece no Fotossistema 2, feito para que a clorofila P680 possa 
se tornar estável novamente. Irá produzir o O2, prótons H+ e também elétrons. Esse O2 é o que é liberado pelas 
plantas e que respiramos, já os elétrons irão auxiliar na formação do ATP e do NADPH ao longo dos dois 
fotossistemas. 
É um processo que precisa da atuação de moléculas de Manganês, Cálcio e Cloro, que irão liberar os elétrons para 
estabilizar o fotossistema 2 novamente, após ele ter perdido elétrons pela recepção de luz. 
 
Fotossistema 1: 
As clorofilas absorvem luz, passam esses fótons para o complexo antena que é a Clorofila P700, ficando altamente 
energizada perdendo elétrons, esses elétrons perdidos são recompostos pelos elétrons vindos do Fotossistema 2. 
Então os elétrons perdidos são transportados até a Ferredoxina, que serão transformados de NADP+ em NADPH. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FASE BIOQUÍMICA (CICLO DE CALVIN) 
- Fase que depende dos produtos da etapa fotoquímica = ATP e NADPH. 
- Acontece nos estromas dos cloroplastídeos. 
 
Consiste em 3 etapas principais: 
1- Carboxilação = fixação do CO2 
2- Redução = reduz o 3-PGA 
3- Regeneração = Regenera a Ribulose 1-5 bifosfato 
 
Para a fixação de pelo menos um CO2, são consumidos 3 ATPs e 1 NADPH. 
 
1 – Carboxilação: 
A ribulose 1,5-bifosfato, um carboidrato de 5 carbonos, se une com o CO2 vindo da atmosfera, e então é carboxilada 
através da rubisco (uma proteína muito abundante na natureza, responsável pela catalisação da fixação de CO2 com 
a ribulose), criando-se uma molécula de 6 carbonos, altamente instável, que se quebra rapidamente, em duas 
moléculas de 3 carbonos, ou 3-fosfoglicerato (3-PGA). 
 
2- Redução: 
As moléculas de 3-PGA utiliza-se de 2 ATPs para primeiro produzir duas moléculas de 1,3 bifosfoglicerato e então 
acontece a redução dela através de 2 NADPH para formar 2 moléculas de TGAL (gliceraldeido 3-fosfato), também 
com 3 carbonos. 
 
De cada 6 TGAL, 1 será utilizada para produzir açucares/carboidratos e as outras 5 continuam no clico de Calvin, se 
recombinando e transformando-se na ribulose 1-5 bifosfato. 
 
3- Regeneração: 
É uma etapa importante para permitir novas carboxilações, onde através de 1 ATP ocorre a redução de ribulose 1-5 
bifosfato, e ocorre basicamente em 2 etapas: 
- Produção de ribulose 5-fosfato 
- Fosforilação da ribulose 5-fosfato produzindo a ribulose 1,5-bifosfato. 
 
 
REGULAÇÃO DO CICLO 
A luz promove o aumento do pH e, em conjunto com íons Mg2+ no sitio de reação da rubisco e isto promove a sua 
ativação. Além disso, o excesso de trioses e carboidratos podem inativar a rubisco. 
 
TIREODOXINA 
Quatro enzimas do ciclo de Calvin são inativadas durante a falta de luz por uma reação que liga dois enxofres (S) em 
uma dessas enzimas. A reação é catalisada pela tioredoxina. 1) gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase (fase de 
redução) 
2) Frutose 1,6 bifosfatase (regeneração) 
3) Sedoheptulose 1,7 bifosfatase (regeneração) 
4) Ribulose 5 fosfato quinase (regeneração). 
 
DESTINO DAS TRIOSES 
Cerca de 1/6 (16,7%) das trioses são utilizadas para gerar sacarose ou amido no citoplasma. 
• O restante é utilizado na fase de regeneração da ribulose 1,5-bifosfato. 
• Para formar uma hexose (glicose ou frutose) são gastos pois o ciclo opera muitas vezes: 
6CO2 + 18 ATPs +12 NADPH 
 
A glicose produzida vai ser usada na respiração celular (mitocondrial) 
Amido é estocado em plastideos, especialmente em tecidos de reserva, como parênquima amilifero (frutos, caules e 
sementes) e endosperma (sementes) 
 
PLANTAS C3 
• Estas espécies estão sujeitas à perda de eficiência pois a rubisco catalisa tanto a carboxilação quanto a oxidação da 
Ribulose 1,5 bifosfato. 
• A perda de carbono formando o glicolato (2C) caracteriza o que chamamos de ciclo C2. 
• A cada duas moléculas de glicolato (4C), um carbono pode ser perdido pela fotorrespiração nas mitocôndrias. 
• Outra parte (3C) são recuperados e entram no ciclo de Calvin. 
 
Cerca de 20-30% do carbono é perdido em plantas C3 pela fotorrespiração. 
Altas temperaturas e altas disponibilidades de O2 aumentam este efeito. 
Este processo ocorre apenas na luz, por isso é chamado de fotorrespiração. 
 
PLANTAS C4 
• Evoluiu independentemente em monocotiledôneas e eudicotiledôneas. 
• Um grande número de espécies é encontrado expressivo nas famílias Poaceae, Cyperaceae e mais duas de 
monocotiledôneas. 
• Ocorre em 16 famílias de eudicotiledôneas como Chenopodiaceae e Amaranthaceae. 
 
O ciclo C4 representa uma vantagem para ambientes mais quentes e com alta radiação pois reduz a fotorespiração. 
• Ocorre em duas etapas e a fixação inicial do CO2 é feita por outra enzima citoplasmática: Fosfoenolpiruvato 
carboxilase (PEPcase) 
 
O ciclo C4 é importante pois reduz a fotorrespiração, contudo o custo energético é maior que o C3. 
• Para cada CO2 liberado na bainha do feixe 2 ATPs são gastos. 
• Ambientes sombreados e mais frios desfavorecem estas plantas, contudo, em alta intensidade de radiação e 
temperatura a sua produtividade é muito alta. 
 
PLANTAS CAM 
Nas plantas CAM as mesmas vias estudadas (ciclo de Calvin e C4) ocorrem, contudo, em períodos diferentes do dia. 
 
MAC = metabolismo ácido das crassuláceas (CAM em inglês) 
• É importante para plantas de climas extremos (temperaturas altíssimas e seca) 
• Abrir os estômatos apenas à noite permite reduzir a transpiração significativamente. 
• Há grupos intermediários (C3 ou CAM) que podem mudar o tipo fotossintético dependendo da necessidade.