Estrutura e Funcionamento de Cloroplastos e Mitocôndrias

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, AMBIENTAIS E BIOLÓGICAS
Maria Angélica Pereira de Carvalho Costa
CCA 024 - Biologia Geral
ORGANELA TRANSDUTORA DE ENERGIA: 
CLOROPLATO
Lynn Margulis
ESTRUTURA DOS CLOROPLASTOS E MITOCÔNDRIAS
FOTOSSINTESE: 6CO2 + 12H2O = C6H12O6 + 6 O2 + 6H2O
RESPIRAÇÃO: C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6H2O + ATP
Na primeira metade do século 17, o médico van Helmont cresceu uma planta em
um jarro com terra e regou a planta somente com água da chuva. Ele observou
que após 5 anos, a planta tinha crescido bastante, mas a quantidade de terra no
jarro quase não decresceu. Van Helmont concluiu que o material utilizado pela
planta para o seu crescimento veio da água utilizada para regá-la.
DESCOBERTA DA FOTOSSINTESE
Em 1727 o botânico inglês Stephan Hales observou que as plantas usavam
principalmente o ar como fonte de nutrientes para o seu crescimento.
DESCOBERTA DA FOTOSSINTESE
Ele mostrou então que o ar que fora "viciado" pela vela e pelo camundongo,
poderia ser restaurado por uma planta.
Entre 1771 e 1777, o químico Joseph Priestly descobriu que quando ele
colocava uma vela no interior de um jarro emborcado, a chama extinguia-se
rapidamente sem que a cera fosse completamente consumida. Posteriormente
ele observou que se um camundongo fosse colocado nas mesmas condições
ele morreria.
DESCOBERTA DA FOTOSSINTESE
Em 1778, Jan Ingenhousz repetiu os experimentos de Priestly e observou que era 
a luz a responsável pela restauração do ar. Ele observou também que somente as 
partes verdes da planta tinha essa propriedade.
Em 1796, Jean Senebier mostrou que o CO2 era quem "viciava" o ar e que o
mesmo era fixado pelas plantas durante a fotossíntese.
Theodore de Saussure mostrou que o aumento da massa das plantas durante o
seu crescimento não poderia ser devido somente à fixação de CO2, mas também
devido a incorporação da água.
Assim a reação básica da fotossíntese foi concluída:
nCO2 + nH2O + luz ---> (CH2O)n + nO2
DESCOBERTA DA FOTOSSINTESE
FASE 
FOTOQUIMICA
FASE 
BIOQUIMICA
FASE FOTOQUIMICA
CF0
CF1
São necessários 8 fótons para liberar 2 moléculas
de O2 (mais 8 e
- e 8H+) a energia desses fótons,
transferida para os e- quando estes alcançam o
NAP redutase, gera 2 NADPH, enquanto o gradiente
de H+ possibilita a síntese de 3 ATP.
FASE BIOQUIMICA
Há três tipos de assimilação fotossintética do CO2:
1 – Fotossíntese C3 ou Ciclo de Calvin: primeiro composto estável
apresenta 3 carbonos em sua constituição ► 3-fosfoglicerato
Ex: eucalipto, pinos, soja, mamona, girasol, Cevada. mandioca e o arroz
2 – Fotossíntese C4: PEP-carboxilase
+
Ciclo de Calvin
Ex: milho, cana-de-açucar, sorgo, gramneas
•1º composto estável apresenta 4 carbonos: malato ou aspartato
3 – Fotossíntese CAM: PEP-carboxilase (noite)
+
Ciclo de Calvin (dia)
Ex: Bromeliáceas, Orquidáceas, Cactáceas
Formas de fixação do carbono pelas plantas
Células do 
mesófilo foliar
Cloroplastos
Células do bainha
6CO2 + 12H2O + 18 ATP + 12 NADPH2 = HEXOSE + 18 ADP + 17 Pi + 12 NADPH + 6 O2 + 6H2O
PLANTAS C3
FASE 1: Fixação do carbono: estroma do cloroplasto
FASE 2:ReduçãoF
A
S
E
 3
: 
R
e
g
e
n
e
ra
ç
ã
o
FOTORESPIRAÇÃO
Glioxissomos
O grau de perdas de carbono pela
fotorrespiração é cerca de 25%
plantas expostas a estresse hídrico (estômatos fechados): CO2 interna,
intensidade de luz : sob condições de excesso de energia.
POR QUE OCORRE A FOTORESPIRAÇÃO?????
Plantas expostas ao estresse hídrico: fechamento do estômato: baixa
concentração de CO2
Plantas expostas a alta intensidade luminosa aumenta a FR, pois aumenta
a síntese de ATP, necessária à síntese de RuDP e P-glicolato
Concentração de O2 acima de 2% aumenta FR, pois aumenta a
competitividade com o CO2 na acepção da rubisco.
Aumento na temperatura eleva a FR, pois temperatura mais alta diminui a
afinidade da enzima para CO2 , enquanto varia pouco para o O2
A fotorrespiração poderia contribuir para a dissipação de ATP e poder
redutor e evitar danos sobre o aparelho fotossintético
PLANTAS C4
Células do 
mesófilo foliar
Cloroplastos
Células do bainha
PLANTAS CAM
Escuro: estômatos abertos
Acidificação da folha
Luz: estômatos fechados
CO2
Desacidificação da folha
Características Plantas C3 Plantas C4 Plantas CAM
Anatomia foliar
Células do parênquima
paliçádico e lacunoso
com cloroplastos com
grana
Anatomia de “Krantz”,
com células mesofilicas
com cloroplastos com
grana e células da bainha
do feixe vascular, com
cloroplasto sem grana
Usualmente sem células 
paliçádicas, vacúolos 
grandes nas células do 
mesófilo
Enzimas carboxilativas RUBISCO em todas as
células fotossintéticas
Separação espacial: PEP-
carboxilase nas células
mesofilicas; RUBISCO
nas células da bainha
vascular
Separação temporal:
PEP-carboxilase à noite
(escuro); RUBISCO
durante o dia (luz)
Requerimento energético: 
CO2: ATP: NADPH
1:3:2 1:5:2 1:6,5:2
Razão de transpiração(g 
H2O/g MS)
450-950 250-350 50-55
Razão clorofila a/b 2,8 ± 0,4 3,9 ± 0,6 2,5 ± 3,0
Requerimento de Na Não Sim – é necessário para
a entrada de piruvato na
célula do mesofilo onde
ele regenera o
fosfoenolpiruvato (PEP)
que é substrato da
enzima PEPcase
Desconhecido
PRINCIPAIS CARACTÉRISTICAS ENTRE OS GRUPOS DE PLANTAS C3,C4 E CAM, DE
ACORDO COM SEU MECANISMO DE FIXAÇÃO DO CO2
Características Plantas C3 Plantas C4 Plantas CAM
Ponto de compensação 
de CO2( µL/L)
30-70 0-10 0-5 (escuro)
Inibição da fotossíntese 
na presença de CO2 
(21%)
Sim Não Sim
Fotorrespiração Sim Não detectável Muito baixa
Temperatura ótima para 
fotossíntese
12-25 ◦C 30-40 ◦C 35 ◦C
Produção de matéria 
seca(toneladas/há/ano)
22 ± 0,3 39 ± 1,7 Difícil detectar
Redistribuição de 
fotoassimilados
lenta rápida variável
PRINCIPAIS CARACTÉRISTICAS ENTRE OS GRUPOS DE PLANTAS C3,C4 E 
CAM, DE ACORDO COM SEU MECANISMO DE FIXAÇÃO DO CO2
%CO2
0,03 0,3
Intensidade 
luminosa
P.S.L
°C
40
Intensidade 
luminosa
Ponto de Compensação Fótico
ALBERTS, B.; JOHNSON. A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER,
P. Biologia Molecular da Célula. Editora: Artmed, 2006
DE ROBERTIS, E. D. P.; DE ROBERTIS, J. E. M. F. Bases da biologia celular
e molecular. Trad: supervisão Carneiro, J. Rio de Janeiro. Editora: Guanabara
Koogan, 2001
JUNQUEIRA, L. C. U., CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. Rio de
Janeiro: Editora Guanabara Koogan. 8 Ed. 2005
RAVEN, P.H., EVERT, R.F. & CURTIS,H.. Biologia Vegetal. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan. 6ª ed. 2001
TAIZ, L. ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. Porte Alegre: Artmed, 3ª edição. 2004
BIBLIOGRÁFIA
1. Em vegetais, as taxas de fotossíntese e de respiração podem ser calculadas a 
partir da quantidade de gás oxigênio produzido ou consumido num determinado 
intervalo de tempo. O gráfico mostra as taxas de respiração e de fotossíntese de 
uma planta aquática, quando se varia a intensidade luminosa.
a) Em que intensidade luminosa, o volume de gás oxigênio produzido na 
fotossíntese é igual ao volume desse gás consumido na respiração?
b) Em que intervalo de intensidade luminosa, a planta está gastando suas 
reservas?
c) Se a planta for mantida em intensidade luminosa "r", ela pode crescer? 
Justifique.
O esquema representa um experimento em que plantas semelhantes foram 
colocadas em tubos, com igual quantidade de água, devidamente vedados para 
evitar a evaporação. A planta do tubo A foi mantida intacta; a tubo mostra o 
nível da água no início do experimento (Ni) e no final (Nf).a) Por que os níveis da água ficaram 
diferentes nos tubos A e B?
b) Que estruturas da epiderme foliar 
tiveram seu funcionamento afetado 
pela vaselina?
c) Qual o papel dessas estruturas da 
epiderme para que a planta realize 
fotossíntese?
o efeito estufa também tem seu lado bom. A vegetação do Hemisfério Norte está 
mais verde, mais exuberante e mais robusta que há vinte anos, de acordo com 
dados divulgados pela NASA, agência espacial americana... A constatação de 
que as matas do norte estão mais viçosas por causa do efeito estufa parece uma 
peça pregada pela natureza. Pois, quanto mais verde uma planta, mais 
capacidade ela tem de absorver o vilão do efeito estufa, o gás carbônico". 
("Estufa do Bem", Veja, 17.10.2001, p. 148.) 
a) Qual a imprecisão contida no texto? Justifique.
b) De que forma os fatores que justificam a imprecisão do texto interagem 
com o "vilão do efeito estufa" para a determinação da taxa de fotossíntese?