Fase bioquímica II

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Reações da fase bioquímica e mecanismos de 
concentração de CO2
Vinícius Lourenço G. Brito
viniciusduartina@gmail.com
Zootecnia
UFU - 30/10/18
plantas são 
autotróficas
pigmentos
Introdução
aminoácidos ácidos 
nucléicos
6 CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Introdução
6 CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Introdução
6 CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Introdução
etapa 
fotoquímica
NADPH
ATP
Introdução
etapa de 
carboxilação
NADPH
ATP
Introdução
O ciclo de Calvin
Sumário
Fotorrespiração
Alternativas
tilacóides
estroma
reações de fotólise
produtos: ATP e NADPH
reações de fixação de 
carbono
O ciclo de Calvin
Lamelas granais 
(tilacóides
empilhados e lugar 
do PSII)
Tilacóide
Lamelas estromais
(local do PSI)
Espaço intermembrana
Envelope 
externo
Envelope 
interno
Estroma 
Tilacóide
Lumen do 
tilacóide
Granum (tilacóides
empilhados)
Lamela 
estromal
O ciclo de Calvin
O ciclo de Calvin
ciclo de Calvin
carboxilação
regeneração
redução
O ciclo de Calvin
Carboxilação
Redução
Regeneração
Ribulose-1,5-
bisfosfato
3-fosfoglicerato
Gliceraldeído-3-
fosfato
Sacarose, amido
início do ciclo
O ciclo de Calvin
carboxilação
Ribulose-1,5-
bifosfato
2 x 3-
fosfoglicerato
Ribulose-1,5-bifosfato
Carboxilase/oxigenasse
“RubisCO”
O ciclo de Calvin
Rubisco
proteína mais 
abundante da 
superfície do 
planeta
40% das proteínas 
solúveis na maioria 
das folhas
O ciclo de Calvin
Carboxilação
Redução
Regeneração
Ribulose-1,5-
bisfosfato
3-fosfoglicerato
Gliceraldeído-3-
fosfato
Sacarose, amido
início do ciclo
O ciclo de Calvin
redução
3-fosfoglicerato 1,3-
bifosfoglicerato
gliceraldeído 3-
fosfato
3-fosfoglicerato 
quinase
Gliceraldeído
3-fosfato 
desidrogenase
O ciclo de Calvin
redução
3-fosfoglicerato 1,3-
bifosfoglicerato
gliceraldeído 3-
fosfato
3-fosfoglicerato 
quinase
Gliceraldeído
3-fosfato 
desidrogenase
O ciclo de Calvin
redução
3-fosfoglicerato 1,3-
bifosfoglicerato
gliceraldeído 3-
fosfato
3-fosfoglicerato 
quinase
Gliceraldeído
3-fosfato 
desidrogenase
O ciclo de Calvin
Carboxilação
Redução
Regeneração
Ribulose-1,5-
bisfosfato
3-fosfoglicerato
Gliceraldeído-3-
fosfato
Sacarose, amido
início do ciclo
regeneração
Regenera a Ribulose 1,5 
bifosfato e outros 
componentes do ciclo
regeneração
o clico é auto-catalítico: constante 
regeneração aumenta a concentração 
dos compostos o que aumenta a 
velocidade da operação do ciclo
O ciclo de Calvin
Carboxilação
Redução
Regeneração
Ribulose-1,5-
bisfosfato
3-fosfoglicerato
Gliceraldeído-3-
fosfato
Sacarose, amido
início do ciclo
O ciclo de Calvin
amido
sacarose
O ciclo de Calvin
amido
sacarose
formado no cloroplasto
formado no citosol
O ciclo de Calvin
grãos de amido no 
cloroplasto
Grãos de amido
Tilacóide
O ciclo de Calvin
Sumário
Fotorrespiração
Alternativas
O ciclo de Calvin
RubisCO
Carboxilase
Oxigenase
Fotorrespiração
Ribulose-1,5-
bifosfato
3-fosfoglicerato
Rubisco
3-fosfoglicerato
Ciclo de 
Calvin
Ciclo de 
Calvin
3-fosfoglicerato
glicolato
Rubisco
RuBP
Carboxilase/
Oxigenase
“Rubisco”
fosfoglicolato
Fotorrespiração
Ribulose-1,5-
bifosfato
3-fosfoglicerato
Rubisco
3-fosfoglicerato
Ciclo de 
Calvin
Ciclo de 
Calvin
3-fosfoglicerato
glicolato
Rubisco
RuBP
Carboxilase/
Oxigenase
“Rubisco”
fosfoglicolato
Fotorrespiração
Reação 1
fosfoglicolato glicolato glicolato glioxilato
glutamato α-cetoglutamato
Catalase
glicina
Reações 2 e 3
glicina
glicina
Reação 4
serinaserina
glicina glioxilato
hidroxipiruvato
Reações 5 e 6
glicerato
Reação 7
glicerato3-fosfoglicerato
Ribulose-1,5-
bisfosfato
cloroplasto
peroxissomo
mitocôndria
Fotorrespiração
fotorrespiração
Consome O2
Libera CO2
Fotorrespiração
fotorrespiração
75% do carbono perdido 
pela oxigenação da Ribulose
1,5 bifosfato são 
recuperados pelo ciclo da 
fotorrespiração e volta ao 
ciclo de Calvin
Fotorrespiração
fotorrespiração
pode ser uma estratégia 
para dissipação de ATP e 
NADP (que é um forte 
redutor) em condições de 
alta intensidade luminosa
Fotorrespiração
Ciclo de Calvin Fotorrespiração
Ribulose-1,5-
bisfosfato
2-fosfoglicolato
3-fosfoglicerato
Ganho 
líquido de 
carbono
Perda 
líquida de 
carbono
ciclo de calvin/
fotorrespiração
concentrações de CO2 e O2
temperatura
propriedades cinéticas da 
RubisCO
Fotorrespiração
O ciclo de Calvin
Sumário
Fotorrespiração
Alternativas
Alternativas
alternativas
Metabolismo ácido das 
crassuláceas
Ciclo C4 do Carbono
Bombas de CO2 e HCO3
-
Alternativas
RubisCO
Carboxissomo
Tilacóides
Ribossomos
Nucleóide (anel
de DNA)
Parede celular
Membrana celular
Camada de peptídeo glicanos
Membrana externa
Capa mucóide
Capsula 
Camada de hidratação
Alternativas
Anidrase
carbônica (CA)
Carboxissomo
3-fosfoglicerato
2x
Ribulose 1,5-bisfosfato (RBP)
Alternativas
Bombas 
de CO2
aumenta a concentração 
de CO2 dentro das células
ATP gerado nas reações 
luminosas fornece energia 
necessária para captação de 
CO2 e HCO3
cianobactérias e algas
Alternativas
alternativas
Metabolismo ácido das 
crassuláceas
Ciclo C4 do Carbono
Bombas de CO2 e HCO3
-
Alternativas
Anatomia C3 Anatomia Kranz
Alternativas
Alternativas
Plasmodesmos
conectam células da 
bainha com células do 
mesófilo
plasmodesmos
Alternativas
Célula do mesófilo 
Célula da bainha do feixe
Malato
Malato
desidrogenase
Oxaloacetato
PEP carboxilase
Fosfoenol-
piruvato (PEP)
Anidrase
carbônica
CO2 Atmosférico
Piruvato
Enzima málica
Piruvato-
fosfato 
dicinase
Adenilato
cinase
Ciclo de Calvin
Alternativas
Ciclo C4 do 
carbono
malato é metabolizado em 
CO2 que entra no ciclo de 
Calvin nas células da bainha 
malato produzido nas 
células do mesófilo migram 
para células da bainha
Fixa CO2 em um ácido de 4 
carbonos 
Alternativas
Ciclo C4 do 
carbono
reduz a fotorrespiração
ocorre em 1% das 
angiospermas, 
principalmente em gramíneas
concentração de CO2 é 
maior nas células da bainha, 
aumentando a eficiência do 
ciclo de Calvin
Alternativas
alternativas
Metabolismo ácido das 
crassuláceas
Ciclo C4 do Carbono
Bombas de CO2 e HCO3
-
Oxaloacetato
Fosfoenol-
piruvato (PEP)
Malato
PEP-carboxilase
NAD-malato
desidrogenase
CO2 
Atmosférico
Triose-
fosfato
Amido 
Cloroplasto 
Ácido málico 
Vacúolo 
Enzima
NAD-málica
Malato
Amido 
Cloroplasto 
Ciclo de 
Calvin
Piruvato
Ácido málico
Vacúolo 
Estômato aberto 
permite a captura do 
CO2 e a perda de H2O 
(respiração)
Estômato fechado 
evita a captura do 
CO2 e a perda de H2O 
(respiração)
Alternativas
noite: estômatos abertos dia: estômatos fechados
Alternativas
metabolismo 
ácido das 
Crassuláceaes durante o dia, malato sai do 
vacúolo e é metabolizado 
em CO2 no cloroplasto 
enquanto os estômatos 
permanecem fechados 
durante a noite, fixa CO2 
em um ácido de 4 carbonos 
(malato) que é estocado nos 
vacúolos 
Alternativas
Ciclo C4 CAM
Célula do 
mesófilo
Célula do 
mesófilo
Célula da 
bainha do 
feixe vascular
Rota 
C4
Ciclo 
C3
açúcar açúcar
Rota 
C4
Ciclo 
C3
Fixação inicial do 
CO2 em um ácido 
de 4 carbonos
Liberação do CO2
para o ciclo C3 Dia
Noite