Fase quimica da fotossíntese: fixação de CO2
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- Manuel Álvares Borba
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1 Fase quimica da fotossíntese: fixação de CO2 258 bilhões de toneladas de CO 2 fixadas anualmente Fonte: Wikipedia
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3 Ciclo de Calvin & Benson Melvin Calvin ( ) Prêmio Nobel de Química (1961) University of California Berkeley, CA, USA Andrew A. Benson ( ) University of California San Diego, CA, USA
4 Ribulose 1,5 bisfosfato (RUBP) -5C Rubisco CO 2 + H 2 O ADP Regeneração Ciclo de Calvin-Benson Carboxilação Ácido 3- fosfoglicérico (3-PGA) -3C ATP 5/6 Triose fosfato (GAP) 1/6 Amido, sacarose Redução ATP + NADPH ADP + Pi NADP +
5 Through the Calvin-Benson cycle, ATP and NADPH are used to fix CO 2 3 x Ribulose-1,5- bisphosphate 3 ADP + 3 P i 3 ATP Regeneration Rubisco 3 x CO 2 Carboxylation Each CO 2 fixed requires 3 ATP and 2 NADPH For every 3 CO 2 fixed, one GAP is produced for biosynthesis and energy 5 x GAP 1 x GAP 6 x glyceraldehyde 3- phosphate (GAP) 6 x 3-phosphogylcerate 6 NADPH 6 NADP H + Reduction 6 ATP Energy input 6 ADP + 6 P i Reducing power input Adapted from: Buchanan, B.B., Gruissem, W. and Jones, R.L. (2000) Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists American Society of Plant Biologists
6 CARBOXILAÇÃO DA RUBP Rubisco: Ribulose 1,5-bisfosfato carboxilase/oxidase
7 Dióxido de carbono Ribulose bisfosfato (RUBP) Esqueleto de Carbono da reação intermediária Duas moléculas do ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA)
8 Atividades da Rubisco: Carboxilase Oxigenase Fotossíntese -Reage com o CO 2 -Reage com o O 2 Fotorrespiração
9 Funções do Ciclo de Calvin-Benson Produção de Pi, ADP e NADP + Produção de Triose-Fosfato Amido (Reserva) Sacarose (Translocação) (Uso imediato)
10 ADPG-PPi Transportador pirofosfato ADP-Glicose Amido Pi Glicose 1-P Ciclo de Calvin Triose-P Glicose 6-P Frutose 6-P Frutose 1,6-BisP CLOROPLASTO translocação Sacarose SPS Sacarose Fosfato Pi Triose-P Glicólise Frutose 1,6-BisP Frutose 6-P CITOPLASMA UDP-Glicose Glicose 1-P Glicose 6-P
11 PLANTAS C3 PLANTAS C3
12 PLANTAS C4 Ciclo de Hatch & Slack
13 Enzimas de incorporação de CO 2 Rubisco = ribulose 1,5 bisfosfato carboxilase oxigenase Alta afinidade com CO 2 e O 2 PEPase = fosfoenolpiruvato carboxilase PEPase = fosfoenolpiruvato carboxilase Alta afinidade com HCO 3- (íon bicarbonato) e baixa afinidade com o CO 2 e O2
14 C 3 Epiderme superior Parênquima paliçádico Nervura Bainha vascular Parênquima esponjoso C 4 estômato estômato Epiderme inferior Epiderme superior Parênquima paliçádico Nervura Bainha vascular Parênquima esponjoso Epiderme inferior Células da bainha do feixe vascular tem parede celular espessa, pouco espaços intercelulares, e são pouco permeáveis aos gases CO 2 e vapor de água
15 Plasmodesmata são conexões entre células vegetais Cell Wall Zambryski, P. (2008) Plasmodesmata. Curr. Biol. 18: R TEM image credit BSA Photo by Katherine Esau;
16 Ciclo do carbono C4 CO 2 Anidrase carbônica Ácido oxalacético (4C) HCO 3 - PEP carboxilase Fosfoenolpiruvato (PEP) ATP PPDK Piruvato (3C) Malato desidrogenase NADPH Malato (4C) Mesófilo Piruvato (3C) Rubisco PGA CO 2 Ciclo de Calvin-Benson RUBP Enzima málica NADP + Malato ou Aspartato (4C) Reação de descarboxilação Bainha do feixe vascular
17 Metabolismo ácido das crassuláceas (MAC) Vantagem adaptativa: menor perda de água por transpiração
18 Metabolismo ácido das crassuláceas (MAC) HORAS Fonte: Wikipedia
19 METABOLISMO ÁCIDO DAS CRASSULÁCEAS (MAC) Noite Dia
20 METABOLISMO ÁCIDO DAS CRASSULÁCEAS (MAC) -Espécies C3-CAM facultativas, possuem a capacidade de alternar entre o metabolismo fotossintético C3 ou MAC -Condições de temperatura, luminosidade e disponibilidade hídrica -Variações hormonais, especialmente nos teores de ácido abscísico (ABA) Guzmania monostachia
21 Diferenças básicas entre plantas C3, C4, MAC Caracteristica C3 C4 MAC Anatomia Células mesófilo Células mesófilo Células com grandes e bainha do feixe vacúolos Taxa de cresc ,02 (g. dm -2 dia -1 ) Estômatos Abertos de dia Abertos de dia Fechados de dia Temp. Ótima o C o C o C Enz. chave Rubisco PEPcase,Rubisco PEPcase,Rubisco Fotorrespir. Alta Baixa Baixa
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