Fisiologia Vegetal Curso de Zootecnia Prof. Etiane Skrebsky Quadros
Unidade: Fotossíntese
Fase química ou de fixação/redução de carbono da fotossíntese:
Todos os organismo que fotossintetizam precisam reduzir o CO 2 a carboidratos. Para isso, o mecanismo básico usado é o Ciclo de Calvin ou ciclo da redução do carbono
O Ciclo de Calvin possui 3 fases: 1. CARBOXILAÇÃO 2. REDUÇÃO 3. REGENERAÇÃO O ciclo de Calvin (CC) é descrito para espécies C3 Outras rotas metabólicas são auxiliares ou dependentes do CC
A partir do Ciclo de Calvin, em todas as plantas, há a produção de triose-p. Qual seu destino? - O CITOSOL, sendo transformada em sacarose-p e sacarose, para translocação via floema para os drenos. - Permanecer no CLOROPLASTO, formar hexose-p e, a partir daí, o amido, principal composto de reserva das plantas. Assim, a fotossíntese produz os compostos de carbono para respiração e biossínteses.
Porque são chamadas plantas C3? Porque o primeiro composto estável tem 3 átomos de carbono C3 - Exemplos Soja Trigo Arroz
É um ciclo, por isso, os compostos chave estão sendo constantemente regenerados Na verdade, o Ciclo de Calvin e mais complexo. Há uma série de enzimas envolvidas, onde a etapa da regeneração é a + prolongada.
A Carboxilação (início do ciclo) é catalisada pela enzima Rubisco Rubisco: ribulose bifosfato carboxilase/oxigenase Possui tanto atividade carboxilase como oxigenase, ou seja, o O 2 compete com o CO 2. A afinidade da rubisco pelo CO 2 é suficientemente alta para garantir uma rápida carboxilação sob condições de [CO 2 ] nas células A enzima Rubisco esta localizada no estroma É a enzima + abundante na natureza
Das enzimas que participam do Ciclo de Calvin, 5 dependem da luz para serem ativadas. 1) Rubisco Regulada indiretamente pela enzima tiorredoxina rubisco ativase. 2) NADP: gliceroaldeído-3-fosfato desidrogenase 3) Frutose-1,6-bifosfatase 4) Sedo-heptulose-1,7-bifosfatase 5) Ribulose-5-fosfato quinase Regulada diretamente pela tiorredoxina.
Fotorrespiração Ocorre em plantas C3 É um ciclo acoplado ao Ciclo de Calvin Ocorre quando a Rubisco realiza oxidação (afinidade pelo O 2 ) Ocorre uma competição entre O 2 e CO 2, já que ambos possuem seu sítio ativo para a rubisco. Fotossíntese = ganho de CO 2 Fotorrrespiração = perda de CO 2 Portanto, fotossíntese e fotorrespiração trabalham em direção opostas
Fotorrespiração Envolve 3 organelas: cloroplastos, peroxissomos mitocôndrias
Função??? -Dissipar o excesso de energia (excesso de ATP e NADPH) - Proteção das plantas C3 da fotoxidação e fotoinibição Prejuízos?? -Perda de carbono (25% é perdido)
Balanço entre carboxilação e oxigenação: INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA Com o aumento da Temperatura a [CO 2 ] do ar decresce mais que a [O 2 ], assim a afinidade da rubisco pelo CO 2 diminui com o aumento da temperatura. Então quanto > a T > a taxa de oxigenação
Ponto de Compensação de CO 2 Quando a quantidade de CO 2 absorvida é = a quantidade de CO 2 liberada, ou seja não tem ganho de crescimento Ponto de compensação de CO 2 = fotossíntese (fotorrespiração + respiração) Fotossíntese = consumo de CO 2, liberação de O 2, ganho de biomassa Fotorrespiração + respiração = consumo de O 2, liberação de CO 2, perda de biomassa Obs: Para a planta crescer sempre a fotossíntese deve ser > que a respiração + fotorrespiração
Plantas C4 tem ponto de Compensação de CO 2 um pouco mais baixo que plantas C3 (próximo a 100), já que não realizam a fotorrespiração ou esta é muito baixa.
Plantas que não fotorrespiram ou fotorrespiram muito pouco: -C4 -CAM Possuem Rubisco, mas suprimem ou minimizam a oxigenação
Porque são chamadas plantas C4? Porque o primeiro composto estável tem 4 átomos de carbono C4 - Exemplos Cana-de-açúcar Milho Sorgo
C4 Bainha vascular -Vantagem às plantas sob condição de intensidade elevada de luz e t (Pela ausência da fotorrespiração e adaptações morfológicas (BV) -Ficam de certa forma restritas a ambientes quentes -Temperatura ótima (30-45 C) -Estômatos: abertos de dia e fechados a noite -A carboxilação ocorre em 2 etapas: A carboxilação inicial não é catalisada pela Rubisco e sim pela PEP carboxilase.
Relação da taxa fotossintética entre a temperatura foliar de sp C3 e C4
Comparação C3 x C4 C3: Só há cloroplastos em células do mesófilo (A) e não da bainha (B) C4: Há 2 tipos de células que contém cloroplastos: células do mesófilo (C+E) e da bainha vascular (D).
Características das células da bainha vascular: -Paredes celulares espessas e suberizadas -Células grandes e volumosas -Alta concentração de CO 2 nas células Predomina a atividade carboxilase da Rubisco. Obs: Mesmo se chegar a ocorrer fotorrespiração o CO 2 produzido não consegue sair das folhas porque é rapidamente refixado pela PEP carboxilase nas células do mesófilo.
A 1 carboxilação ocorre no mesófilo pela enzima PEP carboxilase. A 2 carboxilação ocorre na bainha vascular pela enzima Rubisco.
Porque a PEP carboxilase é + eficiente que a Rubisco na carboxilação? Porque ela não usa o O 2 como substrato alternativo, não havendo competição com o CO 2 Assim previnem a fotorrespiração e o desperdício de energia. Além disso, plantas C4 tem menos Rubisco que plantas C3. Por isso, plantas C4 tem maior velocidade fotossintética, maior velocidade de crescimento, além de menor velocidade de perda de água.
Sub tipos de plantas C4 Capim tanzânia, capim colonião, capim mombaça
CAM - Exemplos Bromélia Cactos Abacaxi Orquídea
CAM Metabolismo Ácido das Crasssuláceas Porque Crassuláceas? Família onde este metabolismo foi detectado pela primeira vez. - Comum em ambientes quentes e secos (desertos) - Sacrificam o crescimento e taxa fotossintética em troca de tolerância a condições extremas - Temperatura ótima: 30-45 C - Estômatos: fechados durante o dia e abertos à noite
Possuem a capacidade de fixar CO 2 no escuro via PEP carboxilase. O ácido málico formado é armazenado no vacúolo Durante o período seguinte de luz, o ácido málico é descarboxilado e o CO 2 é transferido para a RuBP no ciclo de Calvin, no interior da mesma célula (separação apenas temporal).
Separação temporal (Noite x Dia) Assim, plantas CAM são amplamente dependentes da acumulação noturna de dióxido de carbono, pois seus estômatos permanecem fechados durante o dia, evitando a perda de água
Diferença entre plantas C4 x CAM
Esquema da Fotossíntese
O que é necessário para o processo de Fotossíntese?
O crescimento dos vegetais depende somente da Fotossíntese?