Aula - Metabolismo celular - Fotossíntese - Fotoquímica

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Metabolismo Vegetal
Prof. Ms. Silvia Mara Zanela Almeida
METABOLISMO CELULAR
• Compostos orgânicos e inorgânicos das células 
passam por transformações químicas e físicas 
contínuas e rápidas
Reações catalisadas por enzimas
Obtenção de energia química 
Sintetizar e degradar biomoléculas
Anabolismo
• Fase SINTETIZANTE OU CONSTRUTIVA do 
metabolismo
– Armazenadores de energia 
• FOTOSSÍNTESE
hv
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
Cloroplasto
Catabolismo
• Fase DEGRADATIVA do metabolismo
– Maior parte da energia livre é conservada na forma de 
ATP, NADPH ou NADH
• RESPIRAÇÃO
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energia (686 Kcal)
Energia no metabolismo celular
• ATP (Adenosina Trifosfato)  todas as células vivas 
TRANSPORTADOR DE ENERGIA entre sistemas 
catabólicos e anabólicos
Adenosina Fosfato Fosfato Fosfato
5 KCal 8 KCal
Energia  trabalhos celulares
ATPaseATP ADP + Pi
Energia
Síntese de 
material 
celular
Motilidade ou 
contração
Transporte 
ativo
Transferência 
da informação 
genética
HISTÓRICO DA FOTOSSÍNTESE
• Século XVIII - nutrição das plantas → unicamente solo
• Em 1727 Stephen Hales – “Pai da Fisiologia Vegetal”
– Crescimento vegetal X ar atmosférico e luz
• Em 1771 Joph Priestley - Oxigênio e ramo menta
– “Melhoramento do ar”
• Em 1779 o médico Holandês Jan Ingenhousz
– partes verdes presença de luz - FS
• Século XIX N. T. Saussure - primeiras medidas 
quantitativas FS → envolvimento do CO2 e da H2O 
HISTÓRICO DA FOTOSSÍNTESE
• Julius Sachs em 1864
– crescimento de grãos de amido em cloroplastos 
iluminados
• Em 1905, o fisiologista inglês F.F. Blackman
– A fotossíntese não é apenas uma reação fotoquímica, mas, 
também, uma reação bioquímica
• Século XIX - equação geral da fotossíntese
hv
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
Cloroplasto
Importância da fotossíntese
• Supera qualquer processo industrial
– Produz cerca de MIL VEZES MAIS 
TONELADAS DE COMPOSTOS ORGÂNICOS
do que todos os bens de consumo produzidos 
pelo homem
– A cada ano 1017 kcal DE ENERGIA LIVRE são 
gerados pelos vegetais – 10 X maior que energia 
de combustível fóssil
– Representa 10.000 X O TOTAL DE ENERGIA 
das hidroelétricas no mundo
– Lenhinger (1985) e Glaston (1974)
Contribuição dos diversos ecossistemas 
na produção fotossintética
Floss, 2006 (adaptado de Meyer et al., 1973)
CLOROPLASTOS
Dupla membrana  controlar a 
entrada e saída de íons e moléculas 
Tilacóides  clorofilas 
* Reações Fotoquímica
Granum  pilhas de tilacóides
Estroma  CO2 em carboidratos 
* Reações bioquímica
Plastídeos
• Clorofila e outros pigmentos
– Os pigmentos são os constituintes mais importantes 
dos cloroplastos
Clorofilas – Porfirina - 4 anéis pirrólicos, um átomo de magnésio central 
ligado aos 4 átomos de nitrogênio
Álcool fitol esterificado - uma longa cauda isoprenóide
Clorofila a - grupo metil
Clorofila b - grupo aldeído
Espectro eletromagnético
Radiação Fotossinteticamante Ativa (R.F.A.)
• Total de energia chega para plantas → 50% RFA (faixa 400 – 700 nm)
• Ozônio - absorve ultravioleta (deletéria)
• Vapor d’água e CO2 absorvem infra-vermelho
• Espectro de absorção – clorofilas, caroteno e xantofila
Absorção na região entre 400 a 
500 nm
Absorção nas regiões azul 
(400nm) e vermelho (600 nm)
Clorofila + carotenóides ou pigmentos acessórios
Energia absorvida pode ser transferida à clorofila para a fotossíntese
Relação pigmento e luz absorvida
ETAPAS DA FOTOSSÍNTESE 
Plantas superiores 
• Hill e Bendall em 1960 
– Esquematizaram
• FOTOSSISTEMAS (PSI e PSII) no processo de 
ABSORÇÃO E TRANSFERÊNCIA DA ENERGIA 
necessária para as reações fotoquímicas 
• Baseados nos potenciais de oxido redução
– Movimento dos e-
• Potencial redox menor (capacidade de receber elétrons) 
• Potencial redox maior (capacidade de doar elétrons) 
Sistemas fotossintéticos 
• Centro de reação → clorofila combinada com uma proteína
específica → transferência de elétrons da água até o NADP+ 
• Total: 250 moléculas de clorofila “a ” e “b” e outros pigmentos →
absorção um quantum de luz
Utilização da energia luminosa na transferência de elétrons da água até o NADP+ 
(receptor de elétrons)
ETAPA FOTOQUÍMICA FOTOSSÍNTESE 
Esquema em Z
Transporte de elétrons - Proposto por Hill e Bendall
• Dois fotossistemas estão ligados um ao outro, pelos 
componentes da cadeia de transporte de elétrons que se 
posicionam em série 
ATP
Fosforilação fotossintética 
acíclica ou fotofosforilação 
acíclica
Fosforilação fotossintética acíclica ou 
fotofosforilação acíclica
• Fosforilação acíclica ou aberta  elétrons não mais retornam ao 
sistema 
– Elétrons fluem da água até o NADP+
• Para cada par de elétrons que flui de uma molécula de água até 
ao NADP+, dois quanta de luz são absorvidos, em cada 
fotossistema
• Para formar uma molécula de O2 que requer o fluxo de quatro 
elétrons, são necessários o envolvimento no processo
– duas H2O
– oito quanta (quatro em cada fotossistema)
– a redução de dois NADP+ a NADPH
Via fosforilação acíclica produz 2 ATP  Este número 
de ATP é insuficiente para atender as necessidades 
energéticas na fase bioquímica da fotossíntese
Moléculas adicionais de ATP podem ser formadas pela 
fosforilação cíclica
ATP e NADPH + H 
Para cada 6 CO2, assimilados para formar 
uma molécula de hexose (frutose ou glicose), 
são necessários 18 ATP + 12 NADPH
Fosforilação fotossintética cíclica ou 
fotofosforilação cíclica
• Liberada energia para formar mais um ATP
– sem envolvimento da água
– sem formação do NADPH 
– sem a liberação de O2
Compostos afetam transporte de e-
• Aceptores de elétrons 
– Recebem elétrons a partir do PSI em posição anterior a ferredoxina
(Metil viologenio, benzil viologenio, antracnona 2 sulfonato).
– Recebem elétrons na região entre o citocromo “f ” e plastocianina
(Ferrocianeto e diclorofenolindofenol (DCPIP)).
• Doadores de elétrons
– Doam elétrons entre a água e o citocromo “b” (Hidroquinona, hidroxilamina, 
difenilcarbazida).
– Doam elétrons entre o citocromo “f ” e plastocianina - (A forma reduzida 
de DCPIP: N, N, N, N – tetrametil - fenilinodiamina (TMPD)).
• Inibidores do fluxo de elétrons
– Inibe a ferredoxina – NADP oxidoredutase (2 fosfoadenosina difosfato 
ribose).
• Herbicidas
– Alguns herbicidas atuam como inibidores específicos 
no transporte de elétrons
– Vários derivados da uréia, notadamente o Monuron ou 
CMU (3-p-clorofenil-1,1 dimetilureia), o Diuron ou 
DCMU 3 - (3,4 – diclorofenil) –1,1 dimetilureia e 
algumas triazinas como atrazine e simazine
• Bloqueiam o transporte de elétrons entre a plastoquinona e 
citocromo “b”
– Paraquat atua recebendo elétrons do PSI na posição 
da ferredoxina, reduzindo com isto a taxa de produção 
do NADPH e reduzindo o oxigênio (O2) a superóxido 
(O2
-)
• Como resultado há uma ruptura da membrana do cloroplasto 
causada pelo radical livre  Sítios de ação dos herbicidas
01. Escrevendo-se que durante a etapa 
fotoquímica da fotossíntese houve:
I. fotólise da água
II. redução do NADP a NADPH
III. fotofosforilação do ATP que passa a ADP
IV. desprendimento de oxigênio
Foi cometido erro:
a) na I e na II
b) na III apenas
c) na II e na III
d) na II, na III e na IV
e) na II apenas
02. (CESGRANRIO) O esquema representa um 
cloroplasto. A propósito desse esquema são feitas três 
afirmações:
I. É nas lamelas que se processa a fase luminosa da fotossíntese.
II. É no estroma que se processa a síntese final da glicose.
III. A seta 1 indica gás carbônico e a seta 2, oxigênio.
Assinale:
a) se somente I for verdadeira
b) se somente I e II forem verdadeiras
c) se somente II e III forem verdadeiras
d) se somente I e III forem verdadeiras
e) se I, II e III forem verdadeiras
03. A fotossíntese libera para a atmosfera:
a) o oxigênio oriundo da água;
b) o oxigênio proveniente do gáscarbônico;
c) o gás carbônico proveniente da respiração;
d) o vapor d’água absorvido pela luz;
e) o gás carbônico e o oxigênio provenientes da 
respiração.
04. (UFGO) Na fotossíntese, ocorrem vários 
fenômenos importantes, com exceção de:
a) absorção de luz pelas clorofilas e conversão de 
energia luminosa em energia química;
b) redução de CO2 pelos hidrogênios 
provenientes da água;
c) libertação de O2 proveniente da lise do dióxido 
de carbono;
d) síntese de ATP, utilizando-se luz;
e) fotofosforilação e redução.
05. (FUND. CARLOS CHAGAS) Considere as 
seguintes etapas da fotossíntese:
I. redução do NADP
II. fotólise da água
III. síntese de glicose
IV. participação do CO2 na fase puramente química.
A ordem em que ocorrem essas etapas é:
a) I – II – III – IV
b) II – I – IV – III
c) II – IV – I – III
d) II – I – III – IV
e) IV – III – II – I