Fotossíntese: História, Pigmentos e Reações

Prévia do material em texto

FOTOSSÍNTESE
HISTÓRICO
Aristóteles (384–322 a.C.) e outros estudiosos gregos
As plantas se alimentam diretamente do solo
Jan Baptista van Helmont (1577 – 1644)
Após 5 anos:
Salgueiro - aumentou 74,4 Kg 
Peso do solo - diminuiu 57g 
Acidentalmente havia encontrado um método de restaurar o ar que havia sido prejudicado pela queima de velas acesas. 
CO2 + H2O
Joseph Priestley (1733 – 1804)
“por estas descobertas podemos estar seguros que nenhuma planta cresce em vão... Mas limpa e purifica nossa atmosfera”
Jan Ingenhousz (1730 – 1799)
O ar era restaurado apenas na presença de luz solar e somente pelas partes verdes da planta
(CH2O) + O2
Luz
HISTÓRICO
(CH2O) + H2O + 2S
Pesquisadores usaram o isótopo pesado do oxigênio (18O2)
6CO2 + 12H2O
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Luz
C. B. Van Niel – Bactérias vermelhas sulfurosas
CO2 + 2H2S
(CH2O) + H2O + 2A
CO2 + 2H2A
CO2 + 2H218O
(CH2O) + H2O + 18O2 
Equação completa e balanceada para a produção de glicose pela fotossíntese
F. F. Blackman – A fotossíntese ocorre em duas etapas 
Primeira etapa: Etapa fotoquímica; Reações dependentes de luz; Reações de transdução de energia
Segunda etapa: Etapa bioquímica; Reações independente de luz; Reações de fixação de carbono
Efeitos isolados e combinados de mudanças na intensidade luminosa e na temperatura sobre a taxa de fotossíntese
Luz
Luz
Luz
FOTOSSÍNTESE
1. INTRODUÇÃO
Conversão da energia luminosa em energia química
2. A NATUREZA DA LUZ
SOL
Amplo espectro eletromagnético
Luz branca é apenas uma pequena parte deste amplo espectro
Luz branca: Soma de todas as cores
Por que esta diminuta porção do espectro eletromagnético é responsável pela visão, fototropismo, fotoperiodismo e também pela fotossíntese a qual a vida depende?
3CO2 + 6H2O
C3H6O3 + 3O2 + 3H2O
Luz
Grana 
Estroma 
Membrana interna 
Membrana externa 
Tilacóide
3. O PAPEL DOS PIGMENTOS
O que acontece quando os pigmentos absorvem luz?
Clorofila: principal pigmento envolvido na fotossíntese 
3.1 Pigmentos 
Espectro de ação 
Espectro de absorção 
e-
e-
1. Fluorescência 
2. Transferência de energia por ressonância 
3. Transferência para um aceptor de elétrons 
3.2 Estado de energia do elétron 
4. OS PRINCIPAIS PIGMENTOS FOTOSSINTETIZANTES
Clorofila a – Eucariontes fotossintetizantes e cianobactérias
Clorofila b – Plantas, Algas verdes e euglena
Clorofila c – Algas pardas e diatomáceas 
Bacterioclorofila – Bactérias fotossintetizantes (púrpuras)
Clorofila clorobium – Bactérias sulfurosas verdes
4.1 Clorofila
Clorofila d – Alguns grupos de algas (cianobactérias) 
4.2 Carotenóides
Carotenos e xantofilas
4.3 Ficobilinas Cianobactérias e algas vermelhas
Ficoeritrina e Ficocianina
Pigmentos acessórios
Rede de captação de energia
5. REAÇÕES DA FOTOSSÍNTESE
Reações de transdução de energia
Reações de fixação do Carbono
5.1.1 Fotossistemas 
5.1 Reações de transdução de energia
Complexo Antena
Centro de Reação
Complexo Antena – Pigmentos acessórios que canalizam a energia para o centro de reação
Centro de reação – Par de moléculas de clorofila a. Conversão da energia luminosa em energia química. 
Fotossistema I – P700
Fotossistema II – P680
5.1.2 Fotofosforilação acíclica (Fluxo unidirecional de elétrons ) 
Os elétrons fluem da água para o Fotossistema II, para o Fotossistema I e para o NADP+
1. Ocorre a fotólise da Água
2. Liberação de oxigênio
3. Formação de NADPH
4. Formação de ATP
5.1.3 O processo de Fotofosforilação Acíclica 
5.1.4 Fotofosforilação Cíclica (Fluxo Cíclico de Elétrons)
1. Não há fotólise da Água
2. O oxigênio não é liberado
3. Não ocorre a formação de NADPH
4. Apenas formação de ATP
5.1.5 O processo de Fotofosforilação cíclica 
5.2 Reações de fixação do carbono
5.2.1 Ciclo de Calvin – C3 (O CO2 é fixado através de uma via de três Carbonos)
1. Composto inicial:
 Ribulose 1,5-bifosfato (RuBP)
2. Primeiro produto:
 3-fosfoglicerato (3C)
3. RuBP carboxilase/oxigenase
4. Produto imediato do ciclo:
 Gliceraldeído 3-fosfato
5. Formação da glicose (citoplasma)
6. Principal carboidrato transportado:
 Sacarose
7. Principal carboidrato armazenado
 Amido
5.2.2 Fotorrespiração
5.2.3 Via de quatro Carbonos (C4)
A via de quatro carbonos é a solução para a fotorrespiração
Células do mesofilo
Células da Bainha Vascular
Zea mays (milho)
A fotorrespiração ocorre quando a rubisco utiliza O2 em vez de CO2
5.2.3 Via de quatro Carbonos (C4)
1. Composto inicial:
 Fosfoenolpiruvato (PEP)
2. Primeiro produto:
 Oxalacetato (4C)
3. PEP carboxilase 
 Citoplasma das células do mesofilo
4. Produto:
 Malato ou Aspartato
5. Descarboxilação do malato ou aspartato:
 Células da bainha vascular.
6. CO2:
 Ciclo de Calvin
7. Piruvato: 
 Retorna ao mesofilo
8. Regeneração do PEP
5.2.4 Plantas CAM (Metabolismo Ácido das Crassuláceas)
As plantas CAM podem fixar CO2 no escuro
Noite: estômato aberto
Dia: estômato fechado
1. Composto inicial:
 Fosfoenolpiruvato (PEP)
2. Primeiro produto:
 Oxalacetato (4C)
3. PEP carboxilase 
 Citoplasma das células do mesofilo
4. Produto:
 Malato (Ácido Málico)
5. Descarboxilação do malato
6. CO2:
 Ciclo de Calvin
7. Piruvato: 
 Retorna ao cloroplasto
8. Regeneração do PEP
Precondição estrutural de todas as plantas CAM :
	Um grande vacúolo, no qual o ácido málico pode ser temporariamente armazenado em solução aquosa
	Cloroplastos, onde o CO2 obtido do ácido málico pode ser transformado em carboidratos