Fotossintese

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FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE
 
É o processo de CONVERSÃO de ENERGIA LUMINOSA 
em ENERGIA QUÍMICA.
(síntese de moléculas orgânicas)
ORGANISMOS FOTOSSINTETIZANTES: 
plantas, algas e bactérias captam a luz solar e a convertem em energia química (ATP, NADPH) que usam para sintetizar carboidratos a partir de CO2 e H2O e liberam O2.
HETEROTRÓFICOS AERÓBIOS:
Usam O2 para degradar os nutrientes orgânicos da fotossíntese em CO2 e H2O, gerando ATP.
CO2 retorna a atmosfera para ser usado por org. fotossintetizantes
Reciclagem continua de CO2 e O2 .
Uso da água como agente redutor:
 Cianobactérias: primeiro organismo a utilizar água como agente redutor.
 Responsáveis pela criação de um ambiente aeróbico e pelo surgimento do metabolismo aeróbico e, portanto, desenvolvimento de animais.
Cloroplasto
Organela presente nos autótrofos fotossintetizantes eucariotos (plantas e algas) onde encontramos a clorofila.
Clorofila  pigmento necessário para a realização da fotossíntese.
Pigmentos Fotossintetizantes e Complexos Enzimáticos das Reações Luminosas: nas membranas Tilacóides: produção de ATP e NADPH.
Estroma (fluído gelatinoso: enzimas para as reações de assimilação de carbono (fase química).
Pigmentos: captam energia luminosa nos cloroplastos.
Associados a proteínas presentes nas membranas tilacóides.
Clorofilas: pigmentos fotorreceptores mais importantes (Antena).
Vários tipos: absorvem luz em comprimentos de onda diferentes.
Vegetais: clorofilas a e b. Bactérias: bacterioclorofilas.
Outros pigmentos: 
carotenóides (caroteno e xantofila): plantas e bactérias.
Ficobilinas (algas).
 
Pigmentos Fotossintetizantes 
Absorção de Luz:
Absorção de luz na fotossíntese: entre 400 e 700 nm.
PIGMENTOS FOTOSSÍNTÉTICOS
Clorofila a
Bacterioclorofila a
Ligações conjugadas (alternância de duplas ligações): por onde absorvem luz ( em  diferentes).
carotenóides
ficobilina
clorofilas
Fotossistemas: complexos protéicos na membrana tilacóide contendo moléculas antena, centros de reação e transportadores de elétrons:
	- absorvem fótons (luz) pelas CLOROFILAS ANTENAS (coletores de luz) e PIGMENTOS ACESSÓRIOS. 
	- transferem a energia luminosa até o CENTRO DE REAÇÃO, originando uma reação fotoquímica de oxidação-redução.
	
PIGMENTOS ESTÃO ARRANJADOS EM FOTOSSISTEMAS
Centro de reação: molécula de clorofila, que ao ficar excitada cede elétrons a uma molécula receptora, iniciando o fluxo de elétrons.
A absorção de fótons provoca o início de uma cadeia de oxidoredução, organizada em SISTEMAS MULTIENZIMÁTICOS na membrana tilacóide:
PLANTAS, ALGAS E CIANOBACTÉRIAS:
 
Fotossistema I (intergrana): Ferredoxina 
		- clorofila a – P700 
Fotossistema II (tilacóides):Sistema Feofitina-Quinona 
- Clorofila a – P680
		
Fases da Fotossíntese: 
Fase clara (tilacóides) Fase escura (estroma)
 LUZ CO2
 ATP
H2O NADPH
 O2 C6H12O6 
FOTOFOSFORILAÇÃO
FOTÓLISE DA ÁGUA
CICLO DE 
CALVIN
Fase Luminosa (Clara)
Nas membranas tilacóides. É necessária a presença da luz.
Início: absorção de fótons pelas mol. antena até atingir o centro de reação.
Centro de reação excitado emite elétrons que irá se deslocar em uma cadeia de elétrons até o NADP+. 
Elétrons são repostos pela fotólise da H2O, liberando O2.
Junto com o fluxo de elétrons, parte da energia é conservada como gradiente de H+ produzindo força motriz para geração de ATP (fotofosforilação). 
Os elétrons são dirigidos para o NADP+ formando NADPH. 
 
Fotólise da água: quebra da molécula de água em presença de luz
Fotofosforilação: adição de fosfato em presença de luz
ATP
ADP
2 NADPH2
4 H+ + 4 e- +
2 H2O
4 H+ + 2 NADP
Fonte de eletrons para NADPH: H2O
Aceptor intermediário de hidrogênios.
capta os hidrogênios liberados durante a fotólise da água e os passa para os carbonos que formarão glicose.
Transporte de elétrons da água até o NADP:
3 complexos protéicos: PSI, PSII e citb6f
2 transportadores móveis: plastoquinona e plastocianina (fazem a conexão entre os complexos).
FSII – (feofitina quinona / clorofilas a e b): Excitação do centro de reação P680 impulsiona os elétrons para cit b6f, com prótons movendo-se para o lúmen do tilacóide.
- FSI – (ferredoxina):Quando excitado, P700 passa elétrons para Ferredoxina-Fe-S-NADP+, produzindo NADPH.
- Elétrons são transportados entre os dois fotossistemas pela plastocianina (esquema Z).
Esquema Z:
Elétrons: H20  PSII  PSI  NADP+
Prótons: lançados no lúmen tilacóide durante fluxo de elétrons e entram no estroma através de CFo da ATP Sintase. CF1: síntese de ATP. 
Síntese de ATP – Modelo Quimiosmótico
Segundo este modelo, a energia liberada pelos elétrons, ao longo da cadeia transportadora, é utilizada para bombear prótons, para o interior dos tilacóides.
Etapas que contribuem com gradiente de prótons:
Fotólise da água, 
redução da plastoquinona que retira prótons do estroma,
Fluxo de prótons via citb6f,
Consumo de H+ do estroma para redução de NADP em NADPH.
- A diferença de concentração de prótons conduz a um transporte passivo através da ATP sintase na membrana dos tilacóides.
As enzimas ao serem atravessadas pelos prótons, catalisam a ligação ADP e o Pi, formando ATP.
FOTOFOSFORILAÇÃO:
Ciclo de Calvin (Fase escura)
 Ocorre no estroma dos cloroplastos e é nesta fase que se forma a glicose, pela reação inicial entre o CO2 e um composto de 5 carbonos, a ribulose difosfato (RDP), que funciona como “suporte” para a fixação do CO2.
Processo que não depende diretamente da luz para acontecer.
Necessita dos produtos da fase clara (ATP e NADPH).
Ciclo de Calvin:
a) Combinação do CO2 com uma pentose – RuDP (ribulose difosfato), originando um composto intermediário, instável, com 6 carbonos;
b) Este composto origina 2 moléculas com 3 átomos de carbono – PGA (3-fosfoglicerato);
c) As moléculas de PGA são fosforiladas pelo ATP e reduzidas pelo NADPH;
d) 3-fosfoglicerato origina gliceraldeido3-P  gliceraldeido3-P + diidroxicetonaP  frutose 1,6P  frutose 6P  glicose 6P  
	glicose  sacarose/amido....
GLICONEOGÊNESE
RUBISCO
1-
2-
Enzima mais abundante na biosfera
3ª ETAPA: REGENERAÇÃO DE RIBULOSE 1,5P
Envolve rearranjos carbônicos, com intermediarios de 3 a 7 Cs.
AUTOTROFIA: Fixação de CO2 
Requer ATP, NADPH e duas enzimas chave: ribulose bifosfato carboxilase (RUBISCO) e fosforribuloquinase.
A partir de 6 CO2 + 6 ribulose bifosfato + 12ATP + 12 NADPH: 12 gliceraldeido 3P
6 ATP adicionais para ribulose fosfato em ribulose bifosfato.
Portanto, são gastos 12 NADPH e 18 ATP para a síntese de 1 hexose.
FOTOSSÍNTESE-RESPIRAÇÃO
 Fonte imediata de energia  ATP
 Fonte imediata de energia  glicose
A relação entre mitocôndrias 
e cloroplastos 
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