Fotossíntese Licenciatura em Ciências Exatas Biologia 3-2017
Fotossíntese x Respiração
Fotossíntese cianobactérias Bactérias vermelhas sulfurosas Plantas verdes
Histórico Aristóteles: pensava que as plantas obtinham alimento diretamente do solo Jan B. van Helmont (1577-1644): 1 a evidência de que não só o solo alimenta... Experimento com salgueiro por 5 anos anos, plantado em vaso e só alimentado com água. Ganhou quase 75kg, enquanto o solo perdeu apenas 57 gramas. Conclui que só a água é que alimenta a planta... Final do século 18 : pastor/cientista inglês J. Priestley: restaura o ar da queima de uma vela com uma planta.
Histórico Jan Ingenhousz, médico holandês, em 1796: sugere que o CO 2 é quebrado na presença de luz para produzir carbono e oxigênio. luz CO 2 + 2H 2 O (CH 2 O) + O 2 Início da década de 1930, Van Niel: estudando bactérias vermelhas fotossintéticas põe em dúvida essa teoria: CO 2 + 2H 2 S luz (CH 2 O) + H 2 O + 2S
Equação genérica para a fotossíntese luz CO 2 + 2H 2 A (CH 2 O) + H 2 O + 2A Algas e plantas verdes 2H 2 A = água, Ou seja, oxigênio da fotossíntese provém da água! Proposta do início de 1930, comprovada mais tarde usando H 2 18 O para determinar o caminho percorrido pelo oxigênio da água
Fotossíntese: por que precisa da luz visível? Fenômenos que dependem dessa luz: Visão Fototropismo Fotoperiodismo Fotossíntese
FOTOSSÍNTESE Depende da luz visível porque: - grande parte da luz que chega a terra está na "faixa no visível - Só os λ no visível excitam a clorofila PIGMENTOS FOTOSSINTÉTICOS ACESSÓRIOS - Clorofilas (b, c e d), carotenóides e ficobilinas
Natureza e Propriedades da Luz
Absorbância carotenóides ficocianina ficoeritrina Comprimento de onda (nm)
Na clorofila b, há uma substituição aqui por CHO Anel porfirínico clorofila a Cauda hidrofóbica
cutícula epiderme mesófilo mesófilo vacúolo Xilema e floema estômato cloroplasto Corte transversal
Cloroplasto Folha Epiderme superior estroma Granum Epiderme inferior Membrana externa Membrana do tilacóide Membrana interna Espaço intermembrana lúmen do tilacóide
Fotossíntese Os vegetais utilizam ENERGIA LUMINOSA para produzir AÇÚCAR Luz 6CO 2 + 12H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 6 H 2 O Mas como ocorre?
Etapas da Fotossíntese (1)Reações Luminosas (2) Reações de Carboxilação
Reações Luminosas: a captação da Energia da LUZ Feita pelos FOTOSSISTEMAS: luz De 250 a 400 moléculas de pigmentos e consiste em 02 componentes: - o complexo antena (pigmentos) e - O centro de reação (complexo de proteínas e 1 par de clorofila a); Fotossistema I P 700 Fotossistema II P 680
Distribuição dos fotossistemas no cloroplasto Fotossistema I Fotossistema II ATP sintase Complexo citocromo bf lúmen Lamela do grana estroma Lamela do estroma
Fotossistema Transferência de energia por ressonância Moléculas de pigmento Complexo Antena (na membrana do tilacóide) Moléculas especiais de clorofila Centro de Reação Elétron aceptor
Fotossistema I PSI ferredoxina Fotossistema II NADP redutase PSII Um gradiente eletroquímico é formado e gera ATP Fotofosforilação Potencial redox (mv) plastoquinona fotofosforilação ATP plastocianina Luz Luz Fotólise da água Direção do fluxo de elétrons
A fotofosforilação pela ATPsintase estroma lúmen
Fotofosforilação cíclica
(1) Reações Luminosas a. Clorofila absorve luz gera fluxo de elétrons b. Esse fluxo de elétrons leva a produção de um gradiente eletroquímico que sustenta a produção de energia química (ATP) c. Parte da energia luminosa é usada na fotólise da água, liberando O 2 d. H + da H 2 O combinam-se com NADP + NADPH + H + Assim: E elétrica E química
(2) Reações de Carboxilação Fixação do CO 2 (no estroma) pelo ciclo de Calvin produzindo açúcar (ATP e NADPH não podem ser armazenados...) Utiliza produtos da fase luminosa
O ciclo de Calvin transporte Sacarose ou amido Regeneração Ribulose 1,5- bifosfato (5C) Carboxilação (RUBISCO) 2 3-fosfoglicerato (3C) reserva Gliceraldeído 3 -fosfato Redução 1,3 bifosfoglicerato
Plantas C4 Cél. do mesófilo Cél. do mesófilo Bainha do feixe Tecido vascular ar estômato Bainha do feixe Precisam de 5 ATPs para cada CO 2 fixado, contra 3 ATPs das plantas C 3, mas A fotorrespiração em plantas C 4 é quase ausente, enquanto nas C 3 pode chegar a consumir até a 50% do C fixado... açúcar Tecido vascular
CAM: metabolismo ácido crassuláceo Noite crassulácea Noite Dia piruvato Há 23 famílias de plantas que possuem membros com metabolismo CAM Ciclo de Calvin Dia açúcares
Resumindo e localizando as etapas da fotossíntese:
Fotossíntese x Respiração Fotossíntese (F): processo anabólico e endotérmico Respiração (R): processo catabólico e exotérmico Durante o dia: plantas respiram e fotossintetizam, a noite só respiram... A planta cresce se a F é > R. A fotossíntese tem limite?
Fotossíntese x Respiração Taxa Ponto de compensação fótico fotossíntese respiração Intensidade luminosa