Importância:produção de alimentos, biomassa e oxigênio (O 2 ) cianobacteria
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- Sílvia Viveiros Aquino
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1 Definição: Processo fisico-quimico que ocorre em plantas, algas e alguns procariotos e que utiliza diretamente a energia luminosa para sintetizar compostos orgânicos cianobacteria Importância:produção de alimentos, biomassa e oxigênio (O 2 )
2 Um pouco de história: -Grécia antiga: energia provinha do solo e água; -1771, Joseph Pristley mostrou que plantas podem mudar a composição do ar ( O 2 ); -1905, F.F. Blackman: fotossíntese dividida em duas fases
3
4 6 CO H 2 O C 6 H 12 O H 2 O + 6 O 2 Energia luminosa Clorofila
5 Tilacóide Cloroplasto Estroma Light energy Light-dependent reactions Chemical energy Calvin-Benson cycle Chemical energy Sunlight H 2 O O 2 ATP, NADPH CO 2 (CH 2 O) n Thylakoid Reactions Stroma Reactions Light reactions Dark reactions Fase Fotoquímica Fase Química
6 Órgão: folha REQUERIMENTOS PARA A FOTOSSÍNTESE Folha: plana e achatada Alta relação superfície/volume para interceptar e absorver a luz Tecidos foliares: - Parênquima clorofiliano paliçádico - Parênquima clorofiliano lacunoso Organela: Cloroplasto (plastídeo contendo clorofilas)
7 PLASTÍDEOS
8 ANATOMIA FOLIAR: INFLUÊNCIA DIRETA NA FOTOSSÍNTESE Convexa
9 REQUERIMENTOS PARA A FOTOSSÍNTESE Reagentes: CO 2 atmosférico Água nas células Luz (fótons) Presença de clorofila
10 REQUERIMENTOS PARA A FOTOSSÍNTESE Órgão: folha plana e achatada alta relação superfície/volume para interceptar e absorver a luz Tecido: parênquima clorofiliano paliçádico parênquima clorofiliano lacunoso Organela: Cloroplasto Reagentes: CO2 atmosférico Água nas células Luz Presença de clorofila Produtos finais: Carboidratos O 2
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12 RADIAÇÃO SOLAR E FOTOSSÍNTESE Apenas 5% da luz é utilizada na fotossíntese
13 RADIAÇÃO SOLAR E FOTOSSÍNTESE -Anualmente: radiação solar máxima no verão e mínima no inverno -Diariamente: radiação solar máxima próximo ao meio-dia Luz (λ=nm)
14 RADIAÇÃO SOLAR E FOTOSSÍNTESE Sol: íons de hidrogênio se fundem produzindo Hélio e liberando grande quantidade de energia eletromagnética Parte desta energia chega ao planeta Terra na forma de ondas eletromagnéticas (pacotes de fótons) Ondas eletromagnéticas: comprimento de onda (λ) em nanômetros (nm)
15 RADIAÇÃO SOLAR E FOTOSSÍNTESE Comprimento de onda (λ): influencia a energia do pacote de fótons E (fóton) = hc/λ, em que h = constante de Planck e C = velocidade da luz (3 X 10 8 m s -1 ) Quantidade de luz/unidade de superfície/unidade de tempo: Irradiância (Watts m -2 s -1 ou J m -2 s -1 ), Fluxo de Fótons Fotossintéticos: FFF(quanta m -2 s -1 ) Unidades fotométricas: lux (fluxo luminoso por unidade de área ou lux =1 lux m -2 (luxímetro)
16 RADIAÇÃO SOLAR E FOTOSSÍNTESE LUXÍMETRO MEDIDOR DE FFF ou Quantômetro
17 RADIAÇÃO SOLAR E FOTOSSÍNTESE Condição Un. Fotométrica Un.Radiométrica FFF (Kilolux) ( J m -2 s -1 ) (mmol m -2 s -1 ) Pleno sol (meio dia) Nublado (meio dia)
18 Espectro de ação da luz Radiação fotossinteticamente ativa (RFA ou PAR): é a radiação absorvida pelas plantas e utilizada na fotossíntese, localizada entre os comprimentos de onda 400 e 700 nm. Experimento de Engelmann para determinar o espectro de absorção da radiação PAR.
19 Comprimento de onda curto Comprimento de onda longo Espectro de absorção da luz Comprimento de onda (nm) Luz visível Raios X Ultravioleta (UV) Infravermelho (IR) Radiação fotossinteticamente ativa (RFA ou PAR): é a radiação absorvida pelas plantas e utilizada na fotossíntese, localizada entre os comprimentos de onda 400 e 700 nm.
20 Determinação do espectro de absorção - Diagrama esquemático de um espectrofotômetro: Radiação fotossinteticamente ativa (RFA ou PAR): é a radiação absorvida pelas plantas e utilizada na fotossíntese, localizada entre os comprimentos de onda 400 e 700 nm.
21 ENERGIA PIGMENTOS FOTOSSINTETIZANTES Moléculas que, ao longo do processo evolutivo, desenvolveram a capacidade de absorver comprimentos de onda na faixa do visível ( nm). Maior estado de excitação Perda por calor Azul (~400 nm) Menor estado de excitação Vermelho (~700 nm) pigmento Fluorescência Estado fundamental (menor energia)
22 porfirina
23 Outros pigmentos não fotossintetizantes Mirtilo Antocianinas - antioxidantes (combatem radicais livres nocivos) - Dissipam raios UV
24 Outros pigmentos não fotossintetizantes Alface roxa: 3 vezes mais antocianina do que o alface verde
25 Outros pigmentos não fotossintetizantes Licopeno (Antioxidante) Betalaínas (alcalóides) Antioxidante da beterraba
26 Absorção Espectros de absorção dos diferentes pigmentos Clorofila b Ficoeritrina Ficocianina Clorofila a - Caroteno Pigmentos fotossíntéticos: -clorofilas a e b - carotenóides - ficobilinas (algas e cianobactérias) Comprimento de onda (nm)
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28 Eficiência Quântica X Eficiência Energética Eficiência Quântica da fotossíntese ~ 100% Eficiência Energética da fotossíntese ~ 27% Eficiência Energética global de conversão em Biomassa: 4,3 % plantas C3 6,0% plantas C4 Fonte: Taiz e Zeiger, 2017
29 FOTOSSÍNTESE: ESTRUTURAS ENVOLVIDAS Parede celular Célula clorofilada Núcleo Folha Cloroplasto Vacúolo Membrana externa Tilacóide clorofila Membrana interna Complexo antena Tilacóide DNA Granum Cloroplasto Estroma Granum Membrana do tilacóide
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