FOTOSSÍNTESE. Katia Christina Zuffellato-Ribas

Transcrição

1 FOTOSSÍNTESE Katia Christina Zuffellato-Ribas

2

3 LUZ REAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE CLOROFILA 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 FOTOSSÍNTESE (REDUÇÃO DE CO 2 ) C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O RESPIRAÇÃO (OXIDAÇÃO DE C 6 H 12 O 6 )

4 LUZ H + REAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE CLOROFILA 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 FOTOSSÍNTESE (REDUÇÃO DE CO 2 ) H + C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O RESPIRAÇÃO (OXIDAÇÃO DE C 6 H 12 O 6 )

5 LUZ REAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE CLOROFILA 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 FOTOSSÍNTESE (REDUÇÃO DE CO 2 ) 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O H 2 O BACTÉRIAS SULFUROSAS VERDES CO H 2 S CH 2 O + H 2 O + 2 S

6 PRODUÇÃO DE O 2 DURANTE A FOTOSSÍNTESE EM FOLHAS DE Elodea

7

8

9

10

11 CÉLULA TÚRGIDA CÉLULA PLASMOLISADA

12 PIGMENTOS FOTOSSINTÉTICOS 1. PIGMENTOS CLOROFILIANOS 2. PIGMENTOS CAROTENÓIDES

13

14 1 Absorção estimada (em porcentagem) Comprimentos de ondas (nanômetros)

15 1 Absorção estimada (em porcentagem) CLOROFILA A: VERDE-AZULADA AC VL CLOROFILA B: VERDE-AMARELADA AL VC CAROTENOS: ALARANJADOS AZUL - VERDE Comprimentos de ondas (nanômetros)

16 CLOROPLASTO

17 PIGMENTOS FOTOSSINTÉTICOS 1. PIGMENTOS CLOROFILIANOS CLOROFILA A: PIGMENTO ESSENCIAL CLOROFILA B: PIGMENTO ACESSÓRIO

18 SÍNTESE DE CLOROFILA ÁCIDO GLUTÂMICO ÁCIDO 5-AMINOLEVULÍNICO + ÁCIDO 5-AMINOLEVULÍNICO PROTOCLOROFILIDEO a CLOROFILIDEO a CLOROFILA a LUZ CLOROFILASE

19 Ácido glutâmico Ácido 5-aminolevulínico (x 2) Profobilinogênio (x 4) Protoporfirina IX Mg +2 LUZ Clorofilídeo a Cauda de fitol Protoclorofilídeo a monovinílico Clorofila a

20 Etioplasto Cloroplasto

21 PRINCIPAIS DIFERENÇAS ENTRE CLOROFILAS A e B DIFERENÇAS CLOROFILA A CLOROFILA B RADICAIS METIL LIGADO NO C 3 ALDEÍDO LIGADO NO C 3 COR VERDE-AZULADA VERDE-AMARELADA SOLUBILIDADE ÉTER DE PETRÓLEO ÁLCOOL METÍLICO ABSORÇÃO LUMINOSA AZUL CURTO ( nm) VERMELHO LONGO (> DE 700 nm) AZUL LONGO ( nm) VERMELHO CURTO ( nm)

22 Clorofila a Clorofila b Bacterioclorofila a Ficoeritrobilina β Caroteno

23 PIGMENTOS FOTOSSINTÉTICOS 2. PIGMENTOS CAROTENÓIDES CAROTENOS (alaranjados): CONSTITUÍDOS DE C e H XANTOFILAS (AMARELADAS): CONSTITUÍDAS DE C, H e O

24 PIGMENTOS FOTOSSINTÉTICOS 2. PIGMENTOS CAROTENÓIDES PRECURSOR: LICOPENO (COR VERMELHA) CAROTENOS (alaranjados): CONSTITUÍDOS DE C e H XANTOFILAS (AMARELADAS): CONSTITUÍDAS DE C, H e O FUNÇÃO DOS CAROTENÓIDES: ABSORVER LUZ TRANSFERINDO-A PARA A CLOROFILA a

25 UNIDADE FOTOSSINTÉTICA (QUANTOSSOMOS) FOTOSSISTEMA LUZ MOLÉCULAS ANTENAS CL. A, CL. B, CAROTENÓIDES FASE I CENTRO DE REAÇÃO CL. A, CL. B FASE II APRISIONADOR CL. A RECEBE ε E TRANSFORMA EM ATP

26 L U Z

27 FOTOSSISTEMA I CLOROFILA A CLOROFILA B CAROTENÓIDES APRISIONADOR P 700 (VERMELHO LONGO)

28 FOTOSSISTEMA II CLOROFILA B CLOROFILA A CAROTENÓIDES APRISIONADOR P 680 (VERMELHO CURTO)

29 FOTOFOSFORILAÇÃO P 700 Clorofila a P680 AC - VL Clorofila b AL - VC

30 FOTOSSÍNTESE FASE CLARA FASE ESCURA FASE FOTOQUÍMICA FASE BIOQUÍMICA FOTOTOSFORILAÇÃO C 3 C 4 C 2 REAÇÕES LUMINOSAS REAÇÕES DE CARBOXILAÇÃO ESQUEMA Z CICLO DE CALVIN

31 FOTOFOSFORILAÇÃO Fe Cl e Mn Cu

32 FOTOFOSFORILAÇÃO ORGANIZAÇÃO DOS FOTOSSISTEMAS NOS TILACÓIDES F II nos grana dos tilacóides F I e Complexo ATP sintase nos tilacóides do estroma e partes externas dos grana

33 ORGANIZAÇÃO E ESTRUTURA DOS 4 MAIORES COMPLEXOS PROTÉICOS DAS MEMBRANAS DOS TILACÓIDES

34 FOTOFOSFORILAÇÃO LUZ 8 FÓTONS PARA 2 H 2 O

35 FOTOFOSFORILAÇÃO PARAQUAT DCMU

36 FOTOFOSFORILAÇÃO CONDIÇÕES PARA A QUEBRA DA MOLÉCULA DE ÁGUA: 1. ALTA INSTABILIDADE ELÉTRICA DE Z 2. FRACA ESTRUTURA MOLECULAR DA ÁGUA 3. PRESENÇA DA RADIAÇÃO VERMELHO CURTO (ALTO NÍVEL ENERGÉTICO) 4. PRESENÇA DE Cl - E Mn +2 PARA A FOTÓLISE DA ÁGUA

37 FOTOFOSFORILAÇÃO BALANÇO ENERGÉTICO DA FOTOFOSFORILAÇÃO: FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA: 2 ATP + 2 NADPH 2 FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA: 1 ATP PRODUTO FINAL DAS 2 FOTOFOSFORILAÇÕES: 3 ATP + 2 NADPH 2

38 FOTOFOSFORILAÇÃO BALANÇO ENERGÉTICO DA FOTOFOSFORILAÇÃO: PLANTAS C 3 : 3 ATP + 2 NADPH 2 PLANTAS C 4 : 5 ATP + 2 NADPH 2

39 Olá pessoal!!! Sou a Fiorella! Minha mãe não pára de falar, né!!! Eu sou a Nina... E já estou enlouquecendo com essa história de FOTOSSÍNTESE...

40 INTERVALO!!!!

42 FOTOFOSFORILAÇÃO BALANÇO ENERGÉTICO DA FOTOFOSFORILAÇÃO: PLANTAS C 3 : 3 ATP + 2 NADPH 2 PLANTAS C 4 : 5 ATP + 2 NADPH 2

44 FIXAÇÃO DE CO 2 ESTÔMATO ABERTO ESTÔMATO FECHADO LUZ PRESENTE LUZ AUSENTE [CO 2 ] [CO 2 ] ÁGUA DISPONÍVEL SEM ÁGUA TEMPERATURAS AMENAS TEMPERATURAS EXTREMAS [AMIDO] [AMIDO] [K + ] [K + ] ph (6-7) ph (4-5)

45 FIXAÇÃO DE CO 2 CUTÍCULA

46 FIXAÇÃO DE CO 2 CICLO DE CALVIN-BENSON Melvin Calvin et al. Prêmio Nobel em 1961 Melvin Calvin James Bassham Andrew Benson (Universidade da Califórnia) CO 2 RudP Rubisco 2(3 PGA) 2 ATP 2 NADPH 2 2(3 PGALD) R-5-P CH 2 O ATP 1 CO 2 : 3 ATP : 2 NADPH 2

47 CICLO DE CALVIN-BENSON FIXAÇÃO DE CO 2

48 FIXAÇÃO DE CO 2 CICLO DE CALVIN-BENSON ESTÁGIO 1: FIXAÇÃO DE CO 2 ESTÁGIO 2: REDUÇÃO DE 2(3PGA) A 2 (3PGALD) ESTÁGIO 3: REGENERAÇÃO DO RECEPTOR DE CO 2 (RudP)

49 PLANTA C 3 Bainha interna do feixe Seção transversal de folha de trigo (Triticum aestivum) C 3

50 PLANTA C 3 CLOROPLASTO DO MESOFILO: lamelas envelope granum tilacóides estroma grão de amido

51 PLANTA C 4 ANATOMIA KRANZ Seção transversal de folha de milho (Zea mays) C 4

52 PLANTA C 4 1. CLOROPLASTO DO MESOFILO 2. CLOROPLASTO DA BAINHA

53 PLANTA C 4 CLOROPLASTO DO MESOFILO: lamelas envelope granum tilacóides estroma

54 PLANTA C 4 CLOROPLASTO DA BAINHA: tilacóides envelope estroma grão de amido

55 PLANTA C 4 KORTSHACK et al. (1965) 14 CO 2 EM CANA-DE-AÇÚCAR CO 2 marcado + luz 70 a 80% do marcador era recuperado em malato e aspartato (C 4 ) HATCH & SLACK (1966) elucidaram o ciclo C 4

56 PLANTA C 4 Transporte de CO 2 em Plantas C 4 - Via Malato Cloroplasto do Mesofilo AOA PEP CO 2 NADPH 2 ATP AOA Malato Piruvato Piruvato PEP PEPcase Cloroplasto da Bainha NADPH 2 Malato Piruvato CO 2 RudP Rubisco 2(3 PGA) 2 ATP 2 NADPH 2 2(3 PGALD) R-5-P CH 2 O ATP 1 CO 2 : 5 ATP: 2 NADPH 2

57 PLANTA C 4 Transporte de CO 2 em Plantas C 4 - Via Aspartato 1 Cloroplasto do Mesofilo Piruvato Piruvato CO 2 NH 2 ATP NH 2 AOA Aspartato PEP Alanina PEP PEPcase Cloroplasto da Bainha CO 2 Mitocôndria RudP Rubisco 2(3 PGA) 2 ATP 2 NADPH 2 Alanina Aspartato AOA NH 2 2(3 PGALD) NH 2 NADH 2 ATP R-5-P CH 2 O Piruvato Malato CO 2 1 CO 2 : 5 ATP: 2 NADPH 2

58 Transporte de CO 2 em Plantas C 4 - Via Aspartato 2 PLANTA C 4 Cloroplasto do Mesofilo Piruvato Piruvato CO 2 NH 2 ATP NH 2 AOA Aspartato PEP Alanina PEP PEPcase Cloroplasto da Bainha CO 2 RudP ATP Rubisco R-5-P 2(3 PGA) 2(3 PGALD) CH 2 O 2 ATP 2 NADPH 2 Alanina Piruvato PEP NH 2 ATP Aspartato AOA NH 2 CO 2 1 CO 2 : 5 ATP: 2 NADPH 2

59 PLANTA C 4 ANATOMIA KRANZ Seção transversal de folha de milho (Zea mays) C 4

60 PLANTA C4

61 Célula do mesofilo PLANTA C 4 Célula da bainha do feixe

62 PLANTA C4

63 PLANTA C 4 Electromicrografia de uma célula da bainha vascular de milho (C 4 ) mostrando grãos de amido nos cloroplastos x

64 CAPIM MASSAI BRACHIARIA

65 CAPIM XARAES

66 CONSÓRCIO COM MILHO

67 Brachiaria decumbens CAPIM BRAQUIÁRIA C4 Imperata brasiliensis CAPIM SAPÉ C4 Maiores proporções de xilema e esclerênquima são características de forrageiras de mais baixo valor nutricional

68 Brachiaria brizantha GRAMÍNEA C3 Panicum maximum GRAMÍNEA C3 Os tecidos das gramíneas C3 são rapidamente digeridos, em relação às gramíneas C4

69 C3 x C4 ESTABELECIMENTO DO NÍVEL DE SOMBREAMENTO MÁXIMO (ACIMA DO QUAL NÃO HÁ CRESCIMENTO DE FORRAGEM SUFICIENTE PARA O DESEMPENHO ANIAMAL) RECOMENDAÇÕES DE FREQUÊNCIA E INTENSIDADE DA DESFOLHA DA PASTAGEM (A PARTIR DO ACÚMULO DE RESERVAS DA FOTOSSÍNTESE PELAS PLANTAS SOMBREADAS) PROMOÇÃO DE RÁPIDO REBROTE E GARANTIA DA PERSISTÊNCIA DAS FORRAGEIRAS EM AMBIENTE SOMBREADO

70

71 C3 x C4 COMPORTAMENTO FOTOSSINTÉTICO DAS FORRAGEIRAS TEMPERADAS NÃO SE ALTERA COM RADIAÇÃO SUPERIOR A 50% (PLENO SOL) ATIVIDADE FOTOSSINTÉTICA C4 ( 30% IRRADIAÇÃO) = C3 (50% A 90% IRRADIAÇÃO) APENAS EM ELEVADO NÍVEL DE SOMBREAMENTO GRAMÍNEAS TEMPERADAS > GRAMÍNEAS TROPICAIS

72 PLANTAS CAM METABOLISMO ÁCIDO DAS CRASSULÁCEAS CACTÁCEAS ORQUÍDEAS BROMÉLIAS

73 PLANTA CAM

74 PLANTA CAM

75 PLANTA CAM

76 PLANTA CAM

77 PLANTA CAM

78 PLANTA CAM 1 CO 2 : 6 ATP ou 5 ATP : 2 NADPH 2

79 CARREGAMENTO E DESCARREGAMENTO DO FLOEMA PRESSÃO DO FLOEMA DE UMA FONTE DE AÇÚCAR PARA UM DRENO

80 CARREGAMENTO E DESCARREGAMENTO DO FLOEMA

81 CARREGAMENTO E DESCARREGAMENTO DO FLOEMA

82 CÉLULAS FLOEMÁTICAS ELEMENTOS DE TUBO CRIVADO, PLACAS CRIVADAS, CÉLULA COMPANHEIRA, PARÊNQUIMA DO FLOEMA, FIBRAS

83 CÉLULAS FLOEMÁTICAS

84 Seção longitudinal do floema secundário de Tilia americana CÉLULAS FLOEMÁTICAS

85 TRAQUEÍDES, ELEMENTOS DE VASO, PARÊNQUIMA DO XILEMA, FIBRAS CÉLULAS XILEMÁTICAS

86 CARREGAMENTO DO FLOEMA NERVURA DE PEQUENO PORTE XILEMA FLOEMA PAREDE CELULAR (APOPLASTO) CÉLULA COMPANHEIRA TUBO CRIVADO CÉLULA DO MESOFILO CÉLULA DA BAINHA DO FEIXE CÉLULA PARENQUIMÁTICA DO FLOEMA

87 CARREGAMENTO E DESCARREGAMENTO DO FLOEMA L U Z CITOPLASMA (CÉLULA DA FONTE) CLOROPLASTO FLOEMA GLICOSE-P + FRUTOSE-P SACAROSE-P SACAROSE-P + TR TR [ SACAROSE ] PT TRIOSES + TRIOSES FRUTOSE DI-FOSFATO (FDP) + UDPG [SACAROSE ] 1 a 3 células PT TRANSPORTE ATIVO TRANSPORTE PASSIVO

88 DRENO DE CONSUMO FLOEMA ESPACO LIVRE DRENO DE CONSUMO SACAROSE-P [ SACAROSE ] PT GLICOSE-P + FRUTOSE-P GLICOSE-P + FRUTOSE-P OXIDADAS (RESPIRADAS) [SACAROSE ] PT TR 1 a 3 células ATP (síntese orgânica, crescimento, etc.) TRANSPORTE PASSIVO TRANSPORTE ATIVO

89 DRENO DE RESERVA (SACAROSE AMIDO) FLOEMA ESPACO LIVRE DRENO DE RESERVA SACAROSE-P [ SACAROSE ] PT GLICOSE-P + FRUTOSE-P GLICOSE-P + FRUTOSE-P SACAROSE (acumulo em AMIDO) TR [SACAROSE ] PT 1 a 3 células TRANSPORTE PASSIVO TRANSPORTE ATIVO

90 EXUDAÇÃO DO FLOEMA DÓLAR / HERA-SUECA (Plectranthus mummularius LABIATAE)

91 FOTORRESPIRAÇÃO CICLO DE CALVIN-BENSON CO 2 O 2 3 PGA + FOSFOGLICOLATO x 2 RudP ATP Rubisco R-5-P 2(3 PGA) 2(3 PGALD) CH 2 O 2 ATP 2 NADPH 2 F O T O R R E S P I R A Ç Ã O

92 FOTORRESPIRAÇÃO CICLO FOTOSSINTÉTICO OXIDATIVO C 2 DO CARBONO Para o ciclo de Calvin

93 RUBISCO RUBISCO Proteína mais abundante do planeta. Elevado peso molecular, constituída de 2 subunidades: grande (L) e pequena (S) L é sintetizada nos cloroplastos S é sintetizada no citoplasma

94 RUBISCO

95 RUBISCO RUBISCO É ativada pela LUZ. Na LUZ fluxo de Mg +2 dos tilacóides para o estroma ativação da RUBISCO pelo CO 2 e Mg +2 aumento do ph do estroma (ph= 8) ação da rubisco ativase COMPLEXO ENZIMA - CO 2 -Mg +2 COMPLEXO se liga a RudP

96 RUBISCO

97 RUBISCO RUBISCO COM CO 2 NO ESCURO: afinidade da RUBISCO por CO 2 afinidade da RUBISCO por O 2 70% CO 2 30% O 2 tºc moderadas ( tºc) afinidade da RUBISCO por CO 2 RESPIRAÇÃO

98 RUBISCO RUBISCO COM O 2 NA LUZ: afinidade da RUBISCO por O 2 afinidade da RUBISCO por CO 2 tºc afinidade da RUBISCO por O 2 RESPIRAÇÃO

99 FOTORRESPIRAÇÃO Para o ciclo de Calvin

100 FOTORRESPIRAÇÃO

101 FOTORRESPIRAÇÃO

102 ADAPTAÇÕES ECOLÓGICAS Electromicrografia de varredura de Thermopsis montana (leguminosa) no sol e na sombra.

103 ADAPTAÇÕES ECOLÓGICAS

104 ADAPTAÇÕES ECOLÓGICAS FOLHA DE SOL nº MOLÉCULAS DE CAROTENÓIDES > nº MOLÉCULAS DE CLOROFILAS FOLHA DE SOMBRA nº MOLÉCULAS DE CLOROFILAS > nº MOLÉCULAS DE CAROTENÓIDES

105 ADAPTAÇÕES ECOLÓGICAS COM VENTO CONSTANTE NO ALTO DE UMA MONTANHA SEM VENTO CONSTANTE NUMA PLANÍCIE Pinus jeffrei - Califórnia

106 FIM!