aula 7 Fotossíntese

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Fotossíntese
Profa. Zara Hoffmann
Introdução à 
Fotossíntese: 
Fótons
• A radiação luminosa tem dois componentes: 
uma onda eletromagnética e um fluxo de 
partículas de luz, os fótons. 
• A quantidade de energia de um fóton, o 
quantum, depende do comprimento de onda 
da radiação luminosa e é expressa pela 
equação de Planck:
E = hν
Importa saber que
• Quando um fóton interage com a matéria, 
ocorre transferência de energia.
• Então, podemos definir o fóton como 
energia transferível e como 
• participante da Energia de Movimento 
(Energia Cinética) a qual os elétrons 
absorvem e transferem para outros 
elétrons numa molécula, quando se 
movimentam numa reação química.
• Esta introdução foi necessária para a 
compreensão da reação de fotossíntese, 
a reação precursora dos carboidratos.
A Fotossínte, 
de forma geral
• Os processos de respiração celular e a fotossínte, 
constituem parte de um ciclo fundamental da 
Natureza: o Ciclo do Carbono.
• Este dois processos podem ser representados como 
o inverso um do outro, tendo como características 
comuns a fosforilação acoplada ao tansporte de 
elétrons.
• Enquanto na respiração há transformação de 
energia química (contida nas ligaçoes químicas dos 
carboidratos), em reservas de energia nas 
moléculas de ATP e calor,
• Na fotossíntese a energia luminosa (fótons) é 
convertida em energia química (ligações químicas) 
contida no ATP e nos Carboidratos.
Definição 
geral
• Podemos definir a fotossíntese como a 
formação de substâncias complexas (síntese 
orgânica de carboidratos) a partir de 
substâncias simples (como o CO2 e a água), 
tendo como fonte de energia a luz solar 
(fótons).
• Este processo fundamental à existência de vida 
sobre a Terra, ocorre nos mais diversos 
organismos, desde bactérias, algas, e vegetais 
superiores, como:
• bactérias verdes e púrpuras, as 
cianobactérias, as algas e as plantas.
Reação genérica da fotossíntese
Reações gerais de Fotossíntese x Reações 
gerais de oxidação da glicose(glicólise)
A utilização da água como agente redutor
Foram as cianobactérias os primeiros organismos a se libertarem do uso de redutores
específicos, ao desenvolverem um aparelho fotossintético capaz de utilizar um
redutor abundante: a água.
Como redutor, a água origina quatro prótons e quatro elétrons, liberando oxigênio
molecular; os elétrons e prótons são usados na redução de NADP+.
A equação geral do processo pode ser desmembrada em duas etapas:
Os pigmentos principais são a clorofila, os carotenoides, e as 
ficobilinas.
Clorofilas: absorvem energia luminosa (cor), as clorofilas a e b, 
são principais. Nas quais absorvem ondas vermelhas e azuis.
Carotenoides: Auxilia na absorção de luz.
Ficobilinas: É um tipo de pigmento utilizado no processo de 
fotossíntese de algumas algas, especialmente as vermelhas.
Para melhor compreensão, estão bem separados na tabela 
abaixo:
Clorofila
As clorofilas são as moléculas fotorreceptoras mais importantes.
Ela utiliza esta energia para movimentar elétrons em uma rede de 
enzimas transportadoras de elétrons que garantem ATP suficiente 
para unir átomos de carbono do CO2 absorvido, armazenando a 
energia solar nas moléculas de glicose sintetizadas no processo 
fotossintético. 
O sistema metabólico celular tem como base a utilização da energia 
contida nas moléculas de carboidratos e nas biomoléculas a eles 
relacionados, no intuito de liberar energia térmica para as reações 
bioquímicas da célula.
Esta energia térmica, por fim, é convertida em ligações altamente 
energéticas de fosfato na molécula de ATP durante o processo de
respiração celular (ou fosforilação oxidativa) tornando o ATP um 
verdadeiro armazém da energia solar que se conservou através de todo 
esse fantástico processo biológico.
A molécula de 
clorofila tem um 
átomo de Magnésio
(Mg) no centro de 
um anel pirrólico, 
ao invés de Fe 
(ferro) como a 
hemoglobina.
Moléculas de Caroteno, Vitamina A (retinol) e Ficobilinas
• Dentre os carotenoides, pigmentos alaranjados, estão os carotenos, dos quais 
o mais importante é o β-caroteno (beta caroteno) e as xantofilas, que são 
carotenos oxigenados. 
• O β-caroteno é precursor da vitamina A nos mamíferos.
• As algas apresentam ainda pigmentos chamados ficobilinas, que são cadeias 
lineares formadas por núcleos tetrapirrólicos.
A fotossíntese ocorre com a luz solar, mas 
continua à noite, sem a presença de luz.
Fotofosforilação
• Nesta fase ocorre a síntese de ATP e NAdPH, indispensáveis à 
fixação do CO2.
• Na fase clara (de dia) da fotofosforilação, formam-se o ATP e 
o NADPH (nicotinamida-adenina-dinucleotídeo-fosfato) 
que serão utilizadas na fase escura.
• Na fase escura (à noite) ocorrem as reações de fixação do 
CO2.
Fotofosforilação na parte clara
• Ocorrem dois tipos de fosforilação neste período: 
• fotofosforilação não-cíclica – há síntese de ATP, de NADPH e formação de 
O2 (oxigênio).
• Fotofosforilação cíclica – há apenas síntese de ATP
• A síntese de ATP nos cloroplastos (vegetais e bactérias) assemelha-se à 
síntese de ATP nas mitocôndrias (animais).
Apresentador
Notas de apresentação
Antimicina A é o ingrediente activo em Fintrol, um produto químico piscicida (peixe veneno) utilizado na pesca gestão.
Antimicina A, foi descoberto pela primeira vez em 1945 e registada para uso como uma substância tóxica peixe em 1960. Fintrol ® é o único produto actualmente registado contendo antimicina A e é classificado como um pesticida utilização restrita devido à sua toxicidade aquática e requisito para formação altamente especializada na ordem para usá-lo. Em 1993, vários estudos de toxicologia foram apresentados à Agência dos Estados Estatal de Proteção Ambiental produzindo sua toxicidade.
Fintrol é usado principalmente pelos governos federal e estadual, a fim de eliminar as espécies invasoras em uma área onde espécies residentes estão ameaçadas. Antimicina A é adicionado gota a gota, a fim de atingir uma concentração de 25 partes por bilião. Estas estações de gotejamento são normalmente utilizados a montante em uma área que é acessível a barcos e tráfego. Em organismos mais profundas de água, um mecanismo de bomba é usada para dispersar Antimicina A através de uma mangueira perfurada alongamento do comprimento da coluna de água. 
Em aquacultura , antimicina A é usado como um agente para aumentar a produção de peixe-gato por meio de espécies pequenas e mais sensíveis a morte selectiva. Quando Antimicina A é adicionado a 25 ppb ele fornece uma morte completa. No entanto a 10 ppb, antimicina A é usado como um agente de morte selectiva para matar espécies mais pequenas ou mais sensíveis que podem reduzir o rendimento da agricultura comercial. 
Os produtos que contêm Antimicina A pode ser registrado desde que siga os procedimentos de mitigação de risco.
Ciclo de Calvin ou ciclo de redução do carbono
• Na fase “escura” da fotossíntese, ATP e NADPH produzidos na fase clara são utilizados para a redução de 
CO2 a glicose. 
• O conjunto de reações enzimáticas responsáveis por esta síntese ocorre nos cloroplastos e é chamado Ciclo de 
Calvin. 
• O ciclo inicia-se com a carboxilação de ribulose 1,5- bisfosfato (C5) e clivagem em duas moléculas de 3, 
fosfoglicerato (2 C3) – ver a reação no próximo slide.
• A reação é catalisada pela enzima ribulose 1,5 –bifosfato carboxilase/oxigenase, mais conhecida por rubisco, 
ausente de tecidos animais e, certamente, a enzima mais abundante da biosfera. O nome da enzima indica suas 
duas atividades: a de carboxilase, explicitada pela reação do proximo slide, e a de oxigenase, em que o CO2 
é substituído por O2.
• A equação geral do ciclo de Calvin é:
6 CO2 + 11 H2O + 18 ATP + 12 NADPH → Glicose 6-fosfato+ 18 ADP + 17 Pi + 12 NADP+
Fixação/Carboxilação do CO2
a) Esquema
geral da síntese
de uma
molécula de 
glicose, a partir
de 6 moléculas
de CO2 e 6 
moléculas de 
H2O, pelo
ciclo de Calvin. 
b) Reações componentes
do ciclo de Calvin e as 
enzimas que as catalisam:(1) rubisco, (2) 
fosfoglicerato quinase, (3)
gliceraldeído 3-fosfato
desidrogenase, (4) triose 
fosfato isomerase, (5) 
aldolase, (6) frutose
1,6bisfosfatase,
(7) fosfoglicoisomerase,
(8) transcetolase, (9) 
sedoeptulose
1,7bisfosfatase,
(10) ribose fosfato
isomerase, (11) 
fosfopentoepimerase e (12) 
ribulose 5-fosfato
quinase.
A partir da 
glicose são 
formados os 
polissacarídeos
• Nas folhas, parte da glicose 6-fosfato 
produzida na fotossíntese permanece no 
cloroplasto como amido e parte origina 
sacarose no citosol. 
• A sacarose, a principal forma de transporte 
de carbono das folhas para outros tecidos da 
planta, pode ser utilizada como fonte de 
energia ou originar os polímeros de glicose 
característicos de vegetais, amido e celulose.
• Em resumo, a partir da glicose são formados 
os polissararídeos como a celulose e o 
amido.
Regulação do 
Ciclo de 
Calvin
• Embora seja chamado de fase escura, o ciclo de Calvin só 
ocorre em presença de luz. 
• Esta dependência é consequência da regulação de enzimas, 
ativadas somente quando há transporte de elétrons induzido 
por absorção de energia luminosa.
• A atividade da rubisco depende de maneira muito sensível do 
pH e da concentração de Mg2+, aumentando à medida que estas 
variáveis aumentam. 
• A rubisco está presente no estroma, e é deste compartimento 
que os prótons são bombeados para o interior da vesícula 
tilacoide, durante o transporte de elétrons. 
• Concomitantemente, há transferência de íons Mg2+ para o 
estroma. A elevação do pH e da concentração de Mg 2+ ativa a 
enzima, resultando em eficiente fixação de CO2. 
Fotorrespiração 
x Fotossíntese
• A atividade da rubisco depende da 
concentração relativa de CO2 e O2, que são 
competidoras como segundo substrato (a 
rubisco é o primeiro).
• A fotorrespiração é o processo em que as 
plantas absorvem O2 que está em alta 
concentração e o CO2 em baixa 
concentração, promovendo reações de 
formação de uma substância, a 2-
fosfoglicolato a qual irá usar mais O2 para 
produção de CO2. Mas um carbono se perde 
e há gasto inútil de ATP. 
Fotorrespiração 
x Fotossíntese
• O significado biológico da fotorrespiração é 
muito pouco claro. Para a maioria dos 
vegetais, nas concentrações habituais de CO2
atmosférico, a fotossíntese predomina sobre 
a fotorrespiração. 
• Entretanto, quando a luminosidade é alta e a 
temperatura, elevada, a intensa fotossíntese 
faz diminuir a concentração de CO2 nos 
cloroplastos e aumentar a de O2, que passa a 
ser utilizado preferencialmente como 
substrato pela rubisco.
Fotorrespiração 
x Fotossíntese
• Ainda mais, a atividade de oxigenase da 
enzima aumenta mais com a temperatura do 
que a atividade de carboxilase, fazendo com 
que as intensidades de fotorrespiração e de 
fotossíntese se aproximem. 
• Este resultado é um fator limitante para o 
crescimento de muitas plantas de interesse 
agrícola. Plantas de regiões tropicais 
desenvolveram mecanismos engenhosos, 
descritos a seguir, que possibilitam um 
crescimento adequado mesmo com 
concentrações baixas de CO2 em suas folhas.
As plantas tropicais concentram CO2, formando 
oxalacético
• A fixação de CO2 pela reação catalisada pela rubisco, que inicia o ciclo de Calvin, ocorre nas 
chamadas plantas C3, porque o primeiro produto da incorporação é o 3,fosfoglicerato, um composto 
de três carbonos.
• Plantas cultivadas em clima temperado, o trigo, por exemplo, são geralmente do tipo C3. 
• Algumas plantas tropicais, como cana de açúcar e milho, apresentam uma modificação do esquema de 
fixação: o ciclo de Calvin é precedido pela incorporação de CO2 em um composto de quatro carbonos, 
o oxaloacetato — são, por isto, chamadas plantas C4. 
• Esta é uma forma de manter altas as concentrações de CO2 nos cloroplastos destas plantas, evitando a 
fotorrespiração. 
• As plantas C3 representam mais de 90% da biomassa vegetal mundial; 
• as plantas C4 são particularmente numerosas na família das Gramíneas.
	Fotossíntese
	Número do slide 2
	Introdução à Fotossíntese: Fótons
	Importa saber que
	A Fotossínte, de forma geral
	Definição geral
	Reação genérica da fotossíntese
	Número do slide 8
	Número do slide 9
	Reações gerais de Fotossíntese x Reações gerais de oxidação da glicose(glicólise)
	A utilização da água como agente redutor
	Os pigmentos principais são a clorofila, os carotenoides, e as ficobilinas.�Clorofilas: absorvem energia luminosa (cor), as clorofilas a e b, são principais. Nas quais absorvem ondas vermelhas e azuis.�Carotenoides: Auxilia na absorção de luz.�Ficobilinas: É um tipo de pigmento utilizado no processo de fotossíntese de algumas algas, especialmente as vermelhas. ��Para melhor compreensão, estão bem separados na tabela abaixo:������
	Clorofila
	A molécula de clorofila tem um átomo de Magnésio (Mg) no centro de um anel pirrólico, ao invés de Fe (ferro) como a hemoglobina.
	Moléculas de Caroteno, Vitamina A (retinol) e Ficobilinas
	A fotossíntese ocorre com a luz solar, mas continua à noite, sem a presença de luz.
	Número do slide 17
	Fotofosforilação
	Fotofosforilação na parte clara
	Ciclo de Calvin ou ciclo de redução do carbono
	Fixação/Carboxilação do CO2
	a) Esquema geral da síntese de uma molécula de glicose, a partir de 6 moléculas de CO2 e 6 moléculas de H2O, pelo�ciclo de Calvin. ��
	b) Reações componentes do ciclo de Calvin e as enzimas que as catalisam: (1) rubisco, (2) fosfoglicerato quinase, (3)�gliceraldeído 3-fosfato�desidrogenase, (4) triose fosfato isomerase, (5) aldolase, (6) frutose 1,6bisfosfatase,�(7) fosfoglicoisomerase,�(8) transcetolase, (9) sedoeptulose 1,7bisfosfatase,�(10) ribose fosfato isomerase, (11) fosfopentoepimerase e (12) ribulose 5-fosfato�quinase.
	A partir da glicose são formados os polissacarídeos
	Regulação do Ciclo de Calvin
	Fotorrespiração x Fotossíntese
	Fotorrespiração x Fotossíntese
	Fotorrespiração x Fotossíntese
	As plantas tropicais concentram CO2, formando oxalacético