Aula Fotossintese Quimiossintese

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Fotossíntese
Aula
de
Biologia
Tema:
Fotossíntese
Paulo
paulobhz@hotmail.com
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Fotossíntese
Conceito:
Fotossíntese é o processo de síntese de moléculas orgânicas na presença de luz.
“Todos os organismos fotossintetizantes são autotróficos, mas nem todos os autotróficos são fotossintetizantes.”
luz
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
Quais organismos realizam fotossíntese?
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
As propriedades da luz
 Luz: Radiação eletromagnética que se propaga em ondas.
 A luz transporta “pacotes” de energia denominados Fótons.
 A luz visível corresponde a uma pequena parte do espectro eletromagnético (400 a 700 nm) – luz violeta até vermelha.
 A energia contida em cada fóton é inversamente proporcional ao comprimento de onda.
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
A clorofila e os pigmentos acessórios
Clorofila: Anel complexo com um átomo de
Magnésio no centro e uma cadeia carbônica
hidrofóbica.
Função: Absorção de energia luminosa
Dois tipos:
 Clorofila a (3/4)
 Clorofila b (1/4)
Absorvem luz azul e vermelha preferencialmente
Cauda hidrofóbica
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
A clorofila e os pigmentos acessórios
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
A clorofila e os pigmentos acessórios
Pigmentos acessórios: Absorvem os fótons de comprimento de onda que a clorofila não consegue absorver.
 ß (beta) caroteno
 Ficoeritrina
 Ficocianina
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
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Fotossíntese
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Fotossíntese
A clorofila e a formação do complexo antena
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
Visão global do processo fotossintético
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
Etapa Fotoquímica “Fase clara” – (Produção de ATP e NADPH2)
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
Fotossistema II
P680
Luz
Os elétrons perdidos pela clorofila são repostos pela decomposição da água, (fotólise da água) ou reação de Hill. Nesse processo são liberados íons H+ e gás oxigênio (O2)
Os elétrons saem do Fotossistema II e migram para a Plastoquinona (PQ), que ao reduzir bombeia íons H+ para dentro do tilacóide
Em seguida os elétrons passam pelo aceptor Citocromo (Cyt) e Plastocianina (PC) para finalmente reduzir a clorofila presente no centro de reação do
Fotossistema I 
P700
O centro de reação do fotossitema I absorve fótons e emitem elétrons excitados para a Ferrodoxina (Fd)
Luz
A ferrodoxina então repassa os elétrons recebidos para uma enzima que produzirá NADPH a partir de NADP+ e 2H+
À medida que os íons H+ se concentram dentro dos tilacóides, aumenta sua tendência de se difundir de volta ao estroma.
A única maneira dos íons H+ atravessar a membrana do tilacóide é atravessando a enzima ATP sintetase.
Quando os íons H+ passam pela ATP sintetase ela gira em torno de seu eixo e esse movimento promove a adição de grupos fosfatos (Pi) a moléculas de ADP
E o resultado disso é a formação de moléculas de ATP
ATP Sintetase
Região externa
Estroma do cloroplasto
Região interna (lúmen)
do tilacóide
Fotofosforilação cíclica
 Envolve somente o Fotossistema I
 Só há produção de ATP
 NADPH e O2 não são produzidos
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Fotossíntese
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
Vídeo: Resumo fase fotoquímica
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Fotossíntese
Etapa Enzimática – “Fase Escura” 
 Produção de açúcares a partir de CO2
 Local de ocorrência: Estroma do Cloroplasto
 Fase escura: Conceito errôneo!
 A fase enzimática ocorre também na presença de luz.
 A fase enzimática utiliza ATP e NADPH produzidos nos tilacóides durante as reações luminosas (Etapa fotoquímica)
Fase Enzimática
(Estroma)
Luz
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
Etapa Enzimática – Ciclo de Calvin
 Dividido em 3 etapas
Fixação de CO2
Produção de Açúcares
Regeneração da RuBP (Ribulose Bifosfato)
Estroma
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
Vídeo: Ciclo de Calvin
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Fotossíntese
6 CO2 reage com 6 moléculas de RuBP (Ribulose bifosfato) formando 12 moléclulas de 3PG (3-Fosfoglicerato)
Essa reação é catalisada pela enzima Rubisco. A enzima mais abundante do mundo!
Rubisco
Numa seqüência de 2 reações sucessivas, fosforilação e redução, as 12 moléculas de 3PG são convertidas em 12 moléculas de G3P (Gliceraldeído-3-Fosfato).
Repare, que para isso ocorrer, são necessários 12 ATP’s e 12 NADPH. 
(Produtos da “fase clara”)
Fixação de CO2
1ª etapa do ciclo de calvin
2ª etapa do ciclo de calvin
Produção de açúcares
Das 12 moléculas de G3P, 2 serão utilizada para a fabricação de carboidratos (açúcares) e as 10 restantes serãousadas para regenerar 6 moléculas de RuBP 
3ª etapa do ciclo de calvin
Regeneração da RuBP
As 10 moléculas de G3P (3 carbonos) são convertidas em 6 moléculas de RuMP (5 carbonos). Estas são fosforiladas por 6 ATP’s regenerando finalmente as 6 moléculas de RuBP
Como vimos a “Fase Escura”
depende indiretamente da luz pois o ATP e o NADPH produzidos na Etapa Fotoquímica são necessários para que o Ciclo de Calvin possa ocorrer.
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
Fatores limitantes da atividade fotossintética
Temperatura 
Taxa relativa de fotossíntese
Desnaturação de enzimas
 10˚ 20˚ 40˚ 60˚ 
Intensidade luminosa 
Taxa relativa de fotossíntese
Concentração de CO2
Taxa relativa de fotossíntese
Intensidade 
luminosa alta
Saturação das enzimas rubisco
Saturação dos fotossistemas
Valor ótimo para atuação da Rubsico
Quantidade de CO2 consumida na fotossíntese
Intensidade Luminosa
Taxa de respiração
Taxa de fotossíntese
Ponto de saturação luminosa
Ponto de compensação luminoso
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese
Dicas Importantes
 Numa prova dissertativa (aberta) utilize os vocabulários Etapa fotoquímica e Etapa Enzimática ao invés de fase clara e escura.
 Como foi visto o oxigênio liberado pelos organismos fotossintetizantes provém da água e não do CO2
 Alguns autores consideram que a Etapa Enzimática só ocorre na presença de luz, haja vista que nessa etapa o ATP e o NADPH produzidos nos tilacóides durante as reações luminosas são necessários para a produção de carboidratos.
 A fotofosforilação cíclica envolve somente o Fotossistema I, além disso, há somente produção de ATP, dessa maneira, NADPH e O2 não são produzidos. Quando o organismo está com deficiência de ATP a Fotofosforilação cíclica é utilizada.
 Na fotofosforilação acíclica há produção de ATP e NADPH e os dois fotossistemas são participantes.
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Fotossíntese bacteriana (Fotorredução)
Bactérias Púrpuras do Enxofre (Sulfobactérias)
 Realizam um tipo de fotossíntese em que a substância doadora de elétrons não é a água, mas sim o gás sulfídrico (H2S). Neste processo há produção de enxofre e não gás oxigênio.
 São anaeróbias estritas pois o O2 inibe a produção de pigmentos fotossintéticos.
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Quimiossíntese
Bactérias quimioautotróficas
Realizam oxidação de compostos inorgânicos como fonte de energia para a síntese de substâncias orgânicas a partir do CO2
 
Nitrosomonas sp.
 _
2NH3 + 3O2  2NO2 + 2H2O + 2 H+ + Energia
Nitrobacter sp.
 _ _
2NO2 + O2  2NO3 + Energia
CO2 + H2O + Energia → Compostos Orgânicos + O2 
+ Energia
Conceito
Os fotossintetizadores
Propriedades da luz
Clorofila e Pigmentos acessórios
Visão global
Etapa Fotoquímica
Etapa Enzimática
Fatores Limitantes
Dicas
Quimioautotróficos
Quimiossíntese
Questões
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Exercícios
Resposta: D
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Resposta: D
 20. (UFMG) Observe o gráfico: 
 a) Por que as bactérias se concentram ao redor da alga? b) Por que deve ser esperada uma maior concentração de bactérias ao redor da Spirogyra quando ela for submetida à luz azul? 
c) Que substância é fonte do gás produzido após a realização da fotossíntese pela Spirogyra? Como isso foi classicamente demonstrado? d) Que variável poderia ser introduzida no experimento, favorecendo uma maior concentração de bactérias ao redor da Spirogyra quando submetida à luz vermelha? Justifique. 
Por ser aeróbica, necessita de O2 liberado pelas algas.
A taxa de fotossíntese em luz azul é maior, conseqüentemente haverá maior concentração de O2 
Água, foi demonstrado utilizando-se o isótopo O18 ou oxigênio marcado.
Aumentar ligeiramente a temperatura ou a intensidade de luz. Em ambos os casos, a velocidade da fotossíntese aumentaria.
"Em um experimento verificou-se que a concentração de bactérias aeróbicas heterótrofas ao redor de um filamento de uma alga Spirogyra, exposta à luz vermelha, era maior que a concentração ao redor da mesma alga quando exposto à luz verde." Tendo como dados o gráfico, os resultados do experimentos e seus conhecimentos, explique:
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Exercícios
(FEI-SP) Com relação à fotossíntese, qual a interpretação que se pode dar ao gráfico ao lado? 
O gráfico mostra como a velocidade da fotossíntese varia em função da luz. Na ausência de luz não há fotossíntese; à medida que a intensidade de luz aumenta, a fotossíntese também aumenta. Porém, a partir de uma determinada intensidade de luz, a velocidade da fotossíntese mantém-se praticamente constante. 
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Exercícios
(FUVEST) Um fisiologista, trabalhando com uma montagem semelhante à da figura abaixo, posicionou a fonte luminosa a uma distância x do tubo de ensaio, atingindo o ponto de compensação fótico do vegetal. 
 a) Como passa a comportar-se o marcador do sistema nessa situação? 
b) Aproximando-se a fonte luminosa da montagem, que gás passa a ser liberado no interior do tubo? Que processo metabólico é responsável pela produção desse gás?
O marcador permanecerá na mesma posição
Oxigênio – Fotossíntese
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Exercícios
Resposta: A
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Exercícios
Resposta: c
Quantidade de CO2 consumida na fotossíntese
Intensidade Luminosa
Ponto de saturação luminosa
Ponto de compensação luminoso
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Exercícios
Resposta: C
UFMG 2008
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