Estudo Dirigido/Exercícios Resolvidos Química do Solo - Fotossíntese (Fase Bioquímica e Fotorrespiração) (ESALQ/USP)

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA LUIZ DE QUEIROZ 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS – LCB 
LCB0208 - BIOQUÍMICA 
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 
 
FOTOSSÍNTESE (FASE BIOQUÍMICA E 
FOTORRESPIRAÇÃO) 
 
EXERCÍCIOS 
 
1. Quais as três etapas do ciclo de Calvin – Benson? O que caracteriza cada 
uma delas? 
R.: A primeira etapa é denominada de carboxilação. Nela, a enzima RuBisCO 
catalisa a reação do açúcar RuBP com CO2 ou O2, de modo a formar duas 
moléculas de 3-fosfoglicerato (atividade de carboxilase) ou uma molécula de 3 -
fosfoglicerato e outra de 2-fosfoglicolato (atividade de oxigenase). Logo após, 
ocorra a fase de redução, na qual há o uso de NADPH e ATP para a formação de 
gliceraldeído-3-fosfato. Finalizando, tem-se a etapa de regeneração, cujo 
objetivo é regenerar RuBP para o reinício do ciclo de Calvin-Benson. 
 
2. As reações do ciclo de Cavin-Benson ocorrem: 
a. Nas membranas dos tilacóides 
b. No citosol das mitocôndrias 
c. No estroma dos cloroplastos 
d. No citosol dos peroxissomos 
 
3. Quais os produtos formados a partir do açúcar RuBP por ação da atividade 
carboxilase e oxigenase da RuBisCO? 
R.: Na atividade de carboxilase, temos a formação de duas moléculas de 3 - 
fosfoglicerato. Em sua atividade de oxigenase, temos a formação de uma 
molécula de 3-fosfoglicerato e uma de 2-fosfoglicolato. 
 
4. A enzima RuBisCO é a proteína mais abundante na Terra e ainda representa 
praticamente metade das proteínas solúveis de uma folha. Explique o motivo 
da alta concentração dessa enzima em folhas. 
R.: A RuBisCO catalisa a incorporação de carbono a RuBP e, portanto, é essencial 
para a formação de trioses-fosfato. Sua alta concentração faz-se necessária 
devido à sua relativa baixa velocidade de catálise sendo que a fixação de CO2 
ocorre em taxas elevadas. 
 
5. Apresente a função da enzima TPI (Triose Fosfato Isomerase) e da enzima 
aldolase de acordo com a imagem abaixo, a qual representa duas das reações 
presentes na fase de regeneração no ciclo de Calvin. 
 
 
R.: A enzima TPI promove uma isomerização de função já que o gliceraldeído-3-
fosfato (GAP) é uma aldose, enquanto que a dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) é 
uma cetose. A enzima aldolase então, promove a condensação de 
dihidroxiacetona-fosfato e eritrose 4-fosfato para formar sedoheptulose 1,7-
bisfosfato. 
 
6. De cada seis moléculas de triose-fosfato formadas, cinco são utilizadas no 
processo de regeneração de RuBP, e apenas uma é direcionada à biossíntese 
de sacarose ou amido. Dessa forma, quantas reações de carboxilação são 
necessárias para a obtenção de uma triose-fosfato líquida? Justifique sua 
resposta. 
R.: Para a obtenção de 6 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato, deverão ocorrer 
três reações de carboxilação. Isso ocorre porque para cada RuBP carboxilada, 
duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato serão formadas. Ou seja, com três 
carboxilações, 6 trioses serão formadas, 5 serão utilizadas na regeneração de 
RuBP, sobrando apenas uma triose líquida 
 
7. A sacarose é um importante açúcar para os vegetais. Ele é translocado, via 
floema, da sua região produtora (fonte) a diferentes tecidos vegetais (drenos), 
como raízes e frutos. A respeito da sacarose, responda: 
a. Qual a molécula precursora da sacarose? Qual a origem dessa molécula 
precursora? 
R.: A molécula precursora da sacarose é a triose-fosfato (gliceraldeído-3-
fosfato), produzida pelo ciclo de Calvin-Benson. 
 
b. Além da sacarose, qual outra molécula energética é obtida a partir das 
reações do ciclo de Calvin-Benson? 
R.: A partir de uma triose-fosfato, existe a possibilidade de sua conversão em 
amido, uma importante reserva energética em plantas. 
 
8. Estabeleça a dependência existente entre as fases fotoquímica e bioquímica 
da fotossíntese em relação a(à): 
a. Intermediários energéticos. 
R.: Na fase bioquímica da fotossíntese, e principalmente na fase de redução, 
temos a utilização de dois intermediários energéticos provenientes da fase 
fotoquímica, sendo eles o ATP (fosforila o 3-fosfoglicerato) e NADPH (reduz o 
1,3- bisfosfoglicerato). Mais um ATP é consumido na fase de regeneração. Após 
a utilização desses compostos na fase bioquímica, temos a formação de ADP e 
de NADP+, os quais são utilizados na fase fotoquímica para formação de, 
respectivamente, ATP e NADPH. Além disso o transporte de elétrons na 
membrana dos tilacóides não pode continuar se não houver aceptores de 
elétrons (NADP+) e se prótons (H+ ) não voltarem ao estroma pela ação da ATP 
sintase (que requer ADP). Assim, o fornecimento de NADP+ e ADP evita a 
formação de espécies reativas de oxigênio e consequente destruição do aparato 
fotossintético vegetal. 
 
b. Atividade enzimática no ciclo de Calvin. 
R.: A partir da captura de energia luminosa pela membrana dos tilacóides do 
cloroplasto, temos uma sequência de reações de oxi-redução que irão, em um 
momento final, reduzir as pontes dissulfeto existentes em algumas enzimas do 
Ciclo de CalvinBenson, de modo a ativá-las e a viabilizar a manutenção do ciclo. 
 
9. Veranicos, períodos de alta insolação e baixa umidade relativa do ar, são 
uma grande ameaça a produtores rurais, uma vez que são responsáveis por 
quebras de safras, ou seja, por uma produtividade reduzida. Diante disso, 
indique a atividade catalítica da enzima RuBisCO que irá aumentar em 
períodos de veranico e, ainda, apresente a razão desse incremento. 
R.: A atividade de oxigenase da RuBisCO terá um significativo aumento em 
veranicos, uma vez que, na tentativa de se evitar perdas de água pelo estômato, 
os mesmos irão se fechar, de modo a reduzir as trocas gasosas com o meio 
externo. Assim, devido à constante fotólise da água na cadeia transportadora de 
elétrons do cloroplasto e a não liberação do mesmo ao ambiente externo e, 
ainda, devido a menor entrada de dióxido de carbono, haverá um aumento da 
concentração relativa de oxigênio no interior do vegetal, promovendo um 
favorecimento da atividade de oxigenase da enzima RuBisCO e consequentes 
perdas energéticas, o que reflete na produtividade agrícola. 
 
10.O peroxissomo é uma importante organela para o processo de 
fotorrespiração em plantas. Cite uma característica que lhe confere esse 
importante papel. Por quê? 
R.: São nos peroxissomos que ocorre a oxidação de 2-fosfoglicolato em 
glioxilato, com a formação conjunta de peróxido de hidrogênio (H2O2), 
substância tóxica à célula. No entanto, devido a grande concentração da enzima 
catalase nos peroxissomos, essas organelas conseguem degradar o peróxido de 
hidrogênio e evitar uma toxicidade celular.