Fisiologia Vegetal. Objetivos da aula: Fotossíntese: absorção de luz pigmentos fotossintéticos

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Rodrigo Regueira Aleixo
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1 Fisiologia Vegetal Objetivos da aula: Fotossíntese: absorção de luz pigmentos fotossintéticos Bibliografia: Lehniger Principles of Biochemistry Taiz Plant Physiology

2 Fotossíntese: Processo pelo qual a energia da luz é utilizada para síntese de moléculas orgânicas. cianobactérias monocotiledônea outras bactérias fotossintetizantes Organismos capazes de realizar fotossíntese são organismos fotoautotróficos. Esses organismos são capazes de captar e utilizar a energia solar para a síntese de moléculas orgânicas a partir de moléculas inorgânicas que necessitam de energia para serem formadas. A energia armazenada nestas moléculas move o metabolismo celular desses organismos. dicotiledônea fotossíntese oxigênica

Fluxo de Energia principal via pela qual energia entra na biosfera 250 bilhões de toneladas de matéria orgânica/ano (1% da radiação visível que chega à terra) CO 2 + 2 O carboidratos + O 2 CO 2 + 2 O

3 Fluxo de Energia principal via pela qual energia entra na biosfera 250 bilhões de toneladas de matéria orgânica/ano (1% da radiação visível que chega à terra) CO O carboidratos + O 2 CO O carboidratos + O 2 Carboidratos produzidos via fotossíntese são a fonte de energia para os organismos que os produzem e para os organismos não fotossintéticos que os consomem direta ou indiretamente.

Fotossíntese da onde as plantas obtém o seu alimento? 350 a. c. - Aristóteles - acreditava que as plantas obtinham seu alimento do solo (tendo em mente o que ocorre com animais).

1727 Stephan ales (médico, religioso) cresceu uma planta em água em um sistema fechado.

4 Fotossíntese da onde as plantas obtém o seu alimento? 350 a. c. - Aristóteles - acreditava que as plantas obtinham seu alimento do solo (tendo em mente o que ocorre com animais) Jan Baptist van elmont (médico) primeira evidência experimental de que o solo sozinho não alimentava a planta. Conclui que todas as substâncias das plantas eram produzidas a partir da água Stephan ales (médico, religioso) cresceu uma planta em água em um sistema fechado. Depois de algum tempo verificou que houve h uma redução do volume de ar no sistema e que portanto o ar proveria parte da matéria para o crescimento da planta Joseph Priestley (religioso) primeira indicação de que as plantas produzem O 2 -percebeu que o ar restaurado por uma planta de hortelã poderia sustentar a queima de uma vela e que este ar era adequado para a respiração de um camundongo Jan Ingen-ousz (médico) demonstrou que o ar era apenas restaurado na presença de luz e apenas pelas partes verdes da planta. Priestley 1770

5 A Natureza da Luz λ radiação eletromagnética E fóton = hv = hc/λ E energia h constante de Planck v freqüência da radiação c velocidade da luz no vácuo λ comprimento de onda λ maiores que os do visível levam a um aumento da E vibracional e rotacional da molécula; λ menores que os do UV levam a sua lise (fotólise).

6 energia orbitais moleculares σ (antiligante) E E σ π π (antiligante) não ligante π ligante σ ligante λ max (nm) ε(m -1 cm -1 ) Absorção de luz a luz UV e visível possui energia suficiente para promover as transições eletrônicas dos orbitais n para π* ou π para π* c c πσ C C estado fundamental ETILENO c c πσ π estado excitado λ (comprimento de onda) indica a quantidade de energia necessária para ocorrer a transição eletrônica. ε (coeficiente de extinção) indica a probabilidade da transição eletrônica ocorrer.

7 Espectros de absorção ab so rb ân cia Espectro de absorção das clorofilas a e b comprimento de onda (nm)

Pigmentos Fotossintéticos Mg anel porfirínico principais fotoreceptores da fotossíntese nas plantas coeficinete de extinção molar = 10 5 M -1 cm -1 Protoporfirina IX fitol

8 Pigmentos Fotossintéticos Mg anel porfirínico principais fotoreceptores da fotossíntese nas plantas coeficinete de extinção molar = 10 5 M -1 cm -1 Protoporfirina IX fitol ab so rb ân cia 430 a b Espectro de absorção das clorofilas a e b 660 A mudança estrutural leva a diferentes espectros de absorção comprimento de onda (nm) 700

9 C 3 C 3 C 3 C 3 Pigmentos Fotossintéticos acessórios C 3 C 3 β - caroteno C 3 C 3 C 3 C 3 C O O C 3 C O O C 3 C 3 C 3 O N N N N O ficocianina

10 Fisiologia Divisão Rhodophyta Pigmento principal: clorofila a Pigmentos acessórios: ficoeritrina ficocianina Quantidade relativa de cada pigmento varia conforme a profundidade A presença de ficocianina e ficoeritrina permite que essas algas colonizem grandes profundezas.

11 estados eletrônicos da clorofila a 2 o. estado excitado 1 o. estado excitado 430 nm 660 nm conversão interna fotoxidação fluorescência Absorção de Luz Formas de uma molécula dissipar a energia (quenching) do estado excitado: 1) conversão interna (conversão para energia cinética, <10-11 s) 2) fluorescência, ( s) 3) transferência do estado excitado para uma molécula vizinha (ressonância) 4) fotoxidação aceptor de elétrons 1) e 2) 3) calor luz estado fundamental absorção de energia dissipação de energia Moléculas têm vários estados de energia. Cada um dos estados eletrônicos tem subestados rotacionais e vibracionais. 4) elétron + - radical livre pigmento aceptor de elétrons

12 Experimento realizado em 1882 por T.W. Engelmann: determinação do espectro de ação da fotossíntese na alga Spyrogira espectro de absorção da clorofila bactérias móveis heterotróficas atraídas por O 2 Spyrogira Conclusão: fotossíntese depende da luz absorvida pela clorofila

lacunoso grana* lamela dos grana* epiderme inferior CO 2 membrana externa (permeável) espaço inter-membrana

13 Onde ocorre a fotossíntese? CLOROPLASTO FOLA estroma (DNA, RNA, ribossomos, enzimas) epiderme superior parênquima palissádico parênquima lacunoso grana* lamela dos grana* epiderme inferior CO 2 membrana externa (permeável) espaço inter-membrana lamela do estroma* membrana interna (semi-permeável) No tilacóide ocorrem as reações luminosas. No estroma ocorrem as reações de fixação de carbono. * fazem parte da membrana do tilacóide (alta fluidez).

14 Cloroplasto visto por microscopia eletrônica Tonoplasto membrana dupla do cloroplasto 1 µm = mm Transitorische amido Stärke (transitório) Plasmalema Prof. Dr. Thomas Boller, botanical Institute, Section Plant Physiology, Suiça, file:///c:/windows/temporary%20internet%20files/content.ie5/s1yj0pm3/424,15,differenzierung von Plastiden Skript, p. 28

fixação de carbono (CO 2 ) (estroma) transformação de

15 As Reações da Fotossíntese luz abundantes na natureza reações luminosas (tilacóides) ciclo de reações de fixação de carbono (CO 2 ) (estroma) transformação de compostos simples em complexos utilizando a energia luminosa açúcares

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