ED F docx (1)

Prévia do material em texto

ESTUDO DIRIGIDO letra “f” - Fundamentos da Biologia Celular - Cloroplastos –
Capítulo 14B (pag. 469-483)
1- Comente porque se acredita que os cloroplastos possuem origem
procariótica.
Os cloroplastos são organelas encontradas em células vegetais e tem como função a
transformação de matéria inorgânica matéria orgânica na presença de luz , processo esse
chamado de fotossíntese.
A origem do cloroplasto é explicada por uma teoria chamada endossimbiose.
Algumas evidências indicam que os cloroplastos evoluíram a partir de células procarióticas
fotossintéticas, como por exemplo: a presença de DNA próprio (independente do DNA
nuclear), capacidade de automultiplicação, síntese de proteínas (ribossomos próprios), a
membrana do tilacóide apresenta um conjunto de proteínas que realizam o transporte de
elétrons e o acoplamento quimiosmótico para produção de ATP (assim como bactérias
fotossintéticas que existem até os dias de atuais).
2- Esquematize um cloroplasto, citando as estruturas desta organela. Indique
os locais onde ocorrem a fase fotoquímica e a fase bioquímica da
fotossíntese.
(2,0 ponto)
3- Descreva o processo de captação da energia solar (fase fotoquímica ou
fase clara).
A princípio o processo de captação de luz gera como subproduto 2 carreadores
ativados o ATP e NADPH e a partir da execução desses 2 processo temos a liberação de O2
que é proveniente da molécula de água. Os elétrons são transferidos de forma aleatória por
uma rede de pigmentos até chegar a um centro de reações e esses elétrons , por sua vez, são
transferidos por meio de transportadores móveis até chegar ao NADP +. Além disso, essa
passagem elétrons geram a formação gradiente eletroquímico que promove a fosforilação , ou
seja , a produção de ATP.
A fase dependente de luz acontece na membrana do tilacóide , estruturas em formato
de disco que estão dentro do estroma de organelas que chamamos de cloroplasto. Essa
membrana é formada por uma bicamada fosfolipídica, pois o local chamado estroma é aquoso
então as caldas , que são hidrofóbicas, precisam ser protegidas. Submersas a essa membrana
encontramos proteínas e pigmentos que formam o que chamamos de complexos de antena ,
que associados a centros de reações formam os fotossistemas . A clorofila , presente nos
cloroplastos adicionados a esse complexo de antenas fazem a captação de energia luminosa ,
essa molécula contém uma cauda hidrofóbica e elétrons que ficam dispostos de forma
descentralizadas em volta de um anel chamado de porfirina. Quando a energia luminosa é
absorvida por essa molécula os seus elétrons , pelo fato de receberem uma uma alta
quantidade de energia , “saltam” para orbital de maior energia , isso acontece porque eles
ficam instáveis e isso causa a instabilidade , para retornarem ao seu estado normal/estáveis as
moléculas de clorofila liberam esses elétrons e são transferidos , de forma aleatória, de uma
clorofila para outra até chegarem a um centro de reações - fora do complexo de antenas - que
contém um par de clorofilas especial , pelo fato de prenderem os elétrons com menor
intensidade a energia fica presa nesse local.
Há a presença de dois fotossistemas: O fotossistema II e o Fotossistema I , eles
recebem esse nome devido às suas respectivas descobertas. Quando os elétrons saem do
centro de reações referente ao fotossistema II e é transferido por toda a cadeia de proteínas,
um dos pares de clorofila fica positivamente carregado, e por isso os elétrons precisam ser
repostos. É nessa hora que a molécula de água entra , porque para fornecer os elétrons um
grupamento de manganês de uma determinada enzima quebra a molécula de água, processo
esse que chamamos de fotólise, essa reação gera como produto oxigênio , hidrogênio e libera
elétrons. Para gerar o oxigênio molecular (O2) é necessário a quebra de duas moléculas de
água e como produto são gerados O2 , que é liberado pelas plantas na atmosfera , 4 prótons
de hidrogênio e 4 elétrons. Esses elétrons fazem a preposição no centro de reações referente
ao fotossistema II e isso acontece de forma cíclica , isto é , assim que um elétrons sai , ele é
reposto por meio da fotólise da água.
Quando os elétrons proveniente da fotólise da água saem do centro de reações , eles
são transferidos até o complexo citocromo b6-f por meio de um transportador móvel
chamado de plastoquinona. Esse transporte de elétrons faz com que ele libere energia , que
por sua vez é utilizada para o bombeamento de prótons de hidrogênio do estroma para o
espaço tilacóide. Os prótons de hidrogênio liberados pela a fotólise da água mais os
bombeamento de prótons faz com que seja gerado um gradiente eletroquímico, ou seja , os
prótons de hidrogênio ficam mais concentrados no espaço tilacóide e , além disso , é gerado
um potencial de membrana , o espaço tilacóide fica positivo e o lado referente ao estroma fica
negativo. Isso faz com que os elétrons retornem ao estroma de acordo com seu gradiente de
concentração. A passagem desse gradiente de concentração ocorre através de uma enzima
chamada de ATP-sintase formada por um carreador de elétrons que fica embebida na
membrana e um haste central acoplado a uma cabeça estacionária. Quando os prótons de H+
são transportados de volta para o estroma ,a partir a gradiente eletroquímico , eles passam
pelo carreador de elétrons que ao receber a energia armazenada no gradiente de concentração
faz com que ele, junto com o haste central gire dentro da cabeça estacionária , esse giro
causa um atrito entre as proteínas que formam a cabeça estacionária e isso faz com que a
molécula de ADP se una ao Pi formando o ATP , processo esse chamado de fosforilação.
Os elétrons que estão no complexo citocromo b6-f são transferidos para outro
transportador móvel chamado de plastocianina para o centro de reações referente ao
fotossistema I que também possui um complexo de antenas e absorve energia luminosa.
Quando os elétrons chegam nesse centro de reações ele reabastece a energia perdida dos
elétrons que vieram através dos carreadores móveis. Esse elétrons , agora altamente
energizados , são transferido para uma proteína chamada de ferredoxina que por sua vez
transfere os elétrons para o seu objetivos final , isto é , são transferidos para uma estrutura
chamada ferredoxina -NADP+ redutase , para o NADP + , na sua forma oxidada , receba
esses elétrons e se transforme na sua forma reduzida o NADPH
As reações que acontecem na presença de luz ocorrem para que a energia luminosa
seja transformada para energia química na forma de ATP e NADPH que ficam dispostos no
estroma para que possam ser consumidos na fase bioquímica para formação de açúcar.
(2,0 pontos)
4- Descreva a fase bioquímica (ou reações de fixação de carbono) do
processo de fotossíntese, indicando:
a. As três fases do ciclo, e mostre quais são as fases que necessitam
de energia e qual tipo de energia é utilizada em cada fase.
b. O substrato e o produto do ciclo, mencionando a importância da
principal enzima do ciclo de Calvin (ou ciclo de fixação de carbono).
A segunda fase da fotossíntese , chamada de fase bioquímica ou reações de fixação do
carbono ocorrem no estroma dos cloroplastos. Os carreadores ativos que foram produzidos na
fase clara da fotossíntese são utilizados nesta segunda fase da fotossíntese para que o açúcar
possa ser produzido. A fase bioquímica ocorre em 3 etapas: Fixação , redução e regeneração.
A princípio a molécula de ribulose 1,5 bifosfato , contendo 5 carbonos , forma uma
ligação covalente com a molécula de CO2 , proveniente da atmosfera e captada por
estruturas que compõem a folha chamados de estômatos e possui 1 carbono , que por sua vez
geram uma molécula intermediária que junto com a água formam 2 moléculas de 3-
fosfoglicerato , como são 3 moléculas ribulose 1,5-bifosfato reagindo com 3 moléculas de
CO2 então são formadas 6 moléculas de 3- fosfoglicerato (3 carbonos). Essa reação de
fixação do carbono na molécula de ribulose 1,5 bifosfato , ocorredevido a ação de uma
enzima chamada de ribulose-bifosfato-carboxilase ou simplesmente rubisco que faz a
catalisação da reação. A rubisco é uma enzima que funciona de forma lenta em relação às
outras enzimas , mas , apesar disso ela é a proteína mais abundante no planeta , representa
cerca de 50% das proteínas encontradas no citoplasma e essa abundância faz com que a
produção de açúcar ocorre de forma eficiente.
A segunda fase é a de redução , os carreadores ativados são utilizados para a inserção
de fosfatos. As 6 moléculas de 3- fosfoglicerato , utilizam 6 moléculas de ATP para o
fornecimento de 1 fosfato para cada uma , ATP se transforma de ADP , e com isso há a
formação de 6 moléculas de 3 carbonos cada chamada de 1,3-bifosfoglicerato(3 carbonos),
em seguida essa moléculas recebem mais 1 fosfato cada um proveniente das 6 moléculas
NADPH , que voltam a sua forma oxidada o NADP + , essa adição de fosfato faz com que a
molécula de 1,3-bifosfoglicerato torne-se o gliceraldeído-3 fosfato. Então as 6 moléculas de
3- fosfoglicerato receberam cada uma 1 fosfato do ATP e um fosfato da energia no NADPH.
Dessas 6 moléculas de gliceraldeído 3- fosfato , 1 é retirada do ciclo e será armazenada em
forma de açúcares , gorduras ou aminoácidos.
Na última fase chamada de regeneração as 5 moléculas de gliceraldeídos 3-fosfato
sofrem uma série de reações catalisadas por enzimas e ao decorrer desse processo perdem 3
moléculas de pi e mais 3 moléculas de ATP são consumidas e os processos continuam
acontecendo até chegar em 3 moléculas de ribulose 1,5-bifosfato e o ciclo se inicie
novamente.
A molécula de gliceraldeído 3- fosfato pode citosol , sofrer reações e se transformar
em sacarose sendo encaminhada para os vasos condutores de seiva elaborada. Mas ela
também pode ser convertida em amido ou lipídio que servem como reserva energética e além
disso pode ser pode ser convertido em piruvato para ser utilizado na respiração celular, no
ciclo do ácido cítrico.
(2,0 pontos)
5- O que é o centro de reação e como ele funciona?
Os centros de reação são formados por um complexo transmembrana associados a
pigmentos que absorvem comprimentos de onda. Acredita-se que o centros de reação teriam
surgido a partir de bactérias verdes sulfurosas que utilizavam a energia solar para a produção
de moléculas de NADH.
O complexo de antenas junto com os centros de reações forma o que chamamos de
fotossistemas. Existem 2 tipos de fotossistemas o I e II que são atingidos simultaneamente
por fótons , esses 2 fotossistemas cooperam para que a energia luminosa seja transformada
em energia química , isto é , transformar os elétrons em ATP e NADPH para que possam ser
consumidos na segunda fase da fotossíntese.
Quando a energia é absorvida pelo complexo de antenas no fotossistema II, os
elétrons da molécula de clorofila começam a ficar excitados e isso faz com que os elétrons
sejam transferidos , de forma aleatória, de uma clorofila para outra , até chegar ao centro de
reações. Nesse local há um par de clorofila especial , chamado P680 , pois ele absorve
comprimentos de onda até 680 nm , pelo fato do par de clorofila não segurar os elétrons com
tanta intensidade a energia acaba ficando presa. Quando esses elétrons são transferidos ao
longo da cadeia de proteínas, esses elétrons perdem energia e acontece o bombeamento de
prótons de hidrogênio do estroma para o espaço tilacóide. Quando esses elétrons chegam no
centro de reações que são chamados de P700 (pertencente ao fotossistema I) , pelo fato de
conseguirem absorver comprimentos de onda até 700 nm, são "recarregados" pelo par
clorofila presente desse centro e ficam com um alto potencial energético , conseguindo então
fornecer energia para a produção de NADPH e a energia liberada pelos elétrons serviram para
a produção de ATP. Logo os centros de reações, juntos, convertem energia luminosa em
energia química.
(2,0 pontos)