http://biology-animation.blogspot.com.br/2007/01/photosynthesis.html http://www.johnkyrk.com/photosynthesis.html http://www.blinkx.com/watch-video/photosynthesis-bioflix-animation/zwvq8tsgqeg7fgsd2mwptw http://www.youtube.com/watch?v=hj_wkgnl6mi

Organismos vivos dois processos de captação de energia Fosforilação oxidativa e Fotossíntese são processos de captação de energia pelos organismos vivos semelhanças e diferenças. Fosforilação oxidativa Utilização da energia produzida durante a oxidação dos carboidratos, lipídeos e aminoácidos (doadores de elétrons) para a síntese de ATP Fotofosforilação = fotossíntese Utilização da energia luminosa para a síntese de compostos orgânicos reduzidos (carboidratos) a partir de CO 2 e H 2 O

Fosforilação oxidativa Doadores de elétrons reações de oxidação Organismos que obtém energia a partir de compostos orgânicos Transportadores de elétrons Receptor de elétrons O 2 Produtos H 2 O e ATP

Fotofosforilação = Fotossíntese Organismos fotossintetizadores A partir de CO 2, elétrons doados pela água e energia luminosa Formação de moléculas orgânicas reduzidas e O 2

Alguns experimentos comprovam os produtos da fotossíntese Manutenção da chama de uma vela em um ambiente fechado mas com uma planta junto, na presença de luz

Ausência de amido em folhas protegidas da luz e que não realizam a fotossíntese Descoloração com alcool Coloração com lugol (iodo)

Luz é a fonte de energia da fotossíntese Ocorre formação de oxigênio e carboidrato O que mais é importante para a realização da fotossíntese além da luz? Do que é formada uma molécula de carboidrato?

A equação total da fotossíntese CO 2 + H 2 O LUZ O 2 + (CH 2 O) n 4 - Que tipo de reação é essa?

A equação total da fotossíntese descreve uma reação de oxidação-redução onde a H 2 O doa elétrons (como hidrogênio) para a redução do CO 2 até o carboidrato (CH 2 O) n. CO 2 + H 2 O luz O 2 + (CH 2 O) n Qual a reação da oxidação aeróbica completa da glicose na fosforilação oxidativa? (CH 2 O) 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O NADH, FADH 2

Afinidade por e - NADH menor E que outros transportadores da cadeia respiratória Potencial de redução Oxigênio mais eletronegativo, maior E, último aceptor de elétrons e a água um péssimo doador de elétrons

Fotofosforilação - precisa CRIAR condições para que a água consiga ser um bom doador de elétrons Através da entrada de energia da luz solar COMO OCORRE ISSO?...

A fotossíntese abrange 2 processos, que ocorrem nos cloroplastos. 1) as reações luminosas, que ocorrem apenas quando as plantas estão bem iluminadas; retirada de eletrons da agua originando ATP, NADPH e O 2 2) as reações de fixação do carbono (reações bioquímicas) que ocorrem tanto na luz como no escuro; formação dos carboidratos (ATP, NADPH e CO 2 )

Estrutura cloroplastos Membrana externa permeável a íons e pequenas moléculas Membrana interna possui os tilacóides (fase luminosa) e o estroma (assimilação C)

Componentes das membranas tilacóides e no estroma Estroma fase aquosa com a maioria das enzimas das reações de assimilação de carbono Membranas tilacoides - pigmentos fotossintetizadores nos complexos (Fotossistemas) que promovem as reações luminosas e a síntese de ATP (ATP sintase)

Como a energia luminosa pode ser usada para a síntese de moléculas orgânicas durante a fotossíntese?????

Conceitos importantes para entender a fotossíntese Luz e Pigmentos 1 - Luz é uma radiação eletromagnética Possui características tanto de uma onda como de uma partícula

Uma onda é caracterizado por um comprimento de onda e uma freqüência Comprimento de onda (λ) é a distância entre cristas de onda sucessivas Freqüência (η) é o número de cristas de onda num determinado tempo

Luz também é uma partícula chamada fóton Cada fóton contém uma quantidade de energia que é chamada quantum O quantum de um fóton depende da freqüência da luz/comprimento de onda comprimento onda freqüência energia

Fluxo de energia solar na terra é distribuído em diferentes processos energia luminosa para a fotossíntese é pequena mas fundamental para vida

Luz solar é como uma chuva de fótons de frequencias diferentes. Nossos olhos são sensíveis a só uma gama pequena de frequencia a região de luz visível do espectro eletromagnético e que é usada na fotossíntese Tipo de radiação Comprimento de onda Energia (KJ/Einsten) 1 mol de fótons da luz visível (1 Einstein) contém de 170 a 300kJ (380 a 750nm) Para a síntese de ATP são necessários 30kJ

2 - Pigmentos São moléculas que podem absorver a energia dos fótons tem uma estrutura especial que permite a absorção e a liberação de energia dos fótons Como acontece a absorção de luz pelos pigmentos?

Elétron em sua órbita normal, estável Feixe de luz incidente transfere energia Elétron muda de camada energética - instável Calor Fluorescência Transferência para outro elemento Fotoquímica Elétron libera energia Elétron volta para sua órbita normal, estável

Pigmentos dos organismos fotossintetizadores (clorofilas e pigmentos acessórios) Pigmentos absorvem energia de luz com comprimento de onda específico

A clorofila é o mais importante pigmento para absorção de luz para a fotossíntese nos vegetais Apresentam cor verde (absorve vermelho e azul) Vegetais superiores tem dois tipos a e b (2:1) Cadeia lateral fitol e um conjunto de 5 anéis com 5 átomos contendo os átomos de N coordenados com um Mg Seqüências alternadas de simples e duplas ligações dos anéis são responsáveis pela absorção de luz e transferência de elétrons Clorofila a (650nm) e b (450nm) e os outros tipos de luz?

Pigmentos acessórios são outros pigmentos que absorvem diferentes tipos de luz nos vegetais ampliam o espectro de absorção de luz -caroteno - alaranjado Xantofila ou luteina- amarelo Ficoeritrobilina vermelho

Relação pigmento e luz absorvida

Como ocorre a absorção e transferência de energia nos organismos fotossintetizadores???

A luz produz o fluxo de elétrons nos cloroplastos Em 1937, Robert Hill extratos aquoso de folhas contendo cloroplastos + receptores de hidrogênio não biológicos (químico) produção de O 2 + luz redução do receptor de H

escuro Aceptor químico de eletrons Presença de luz o aceptor de eletrons é reduzido e muda de cor Cloroplastos em solução aquosa

Reação de Hill Cloroplastos + 2H 2 O + 2A luz 2AH 2 + O 2 + Cloroplastos A (forma oxidada) azul / AH 2 (forma reduzida) incolor No escuro não havia a produção de O 2 e o corante continuava azul. Princípio da conversão de luz em energia química mostra fluxo de e - da água para um aceptor de e - Fotossistemas

Fotossistema Conjunto de proteínas e pigmentos nas membranas dos tilacoides que absorvem luz e iniciam uma reação de oxidoredução - Moléculas Antena ou Captadores de Luz e Centro de Reação Fotoquímica

Como ocorre o processo de absorção de luz e transferência de energia? CCL absorvem a energia luminosa, transferindo-a entre moléculas até o centro de reação CCL A reação fotoquímica converte a energia de um fóton em uma separação de cargas iniciando um fluxo de elétrons. Luz Centro de reação

A luz excita uma molécula antena (clorofila ou pigmento acessório) elevando um elétron a um nível de energia maior Luz Moléculas antena Centro de reação

A molécula antena excitada transfere energia a uma molécula de clorofila vizinha, excitando-a (transferência de éxciton) e volta ao estado fundamental Esse passo pode ser repetido várias vezes e entre repetidas moléculas antenas até que um centro de reação seja alcançado

Quando um centro de reação é alcançado uma molécula de clorofila a do centro é excitada tendo um elétron passado para um orbital de energia superior clorofila a

Receptor de elétrons Esse elétron passa para um receptor de elétrons que é parte da cadeia de transferência de elétrons Um orbital do centro de reação da clorofila fica vazio Doador de elétrons

O elétron perdido pelo centro de reação da clorofila é substituído por um elétron de um doador de elétrons vizinho que se torna positivamente carregado Doador de elétrons Ocorre a formação de um dipolo separação de cargas no centro de reação Inicia-se uma reação de oxido-redução oxidação da água a O 2 síntese de NADPH e ATP

Membranas tilacóides das plantas superiores possuem dois tipos de fotossistemas que operam em série Fotossistema I (PSI) Moléculas antenas e Centro de Reação P700 Produz um redutor forte capaz de reduzir o NADP + Produz um oxidante fraco Fotossistema II (PSII) Moléculas antenas e Centro de Reação P680 Produz um redutor mais fraco Produz um oxidante forte capaz de oxidar a água

Os dois fotossistemas estão ligados por uma cadeia transportadora de elétrons PSI e PSII agem coordenadamente absorvendo energia e transportando eletrons Esquema Z

Esquema Z representação da atividade do conjunto dos dois fotossistemas ligados por transportadores de e - (feofitina, quinonas, cit b6f e plastocianina) Dois sistemas, impulsionados pela luz, atuam em sequencia retirando elétrons da água e transferindo para o NADP +

O P680 capta 1 e - de cada vez Os elétrons não podem ser retirados parcialmente das moléculas de água Cisão da água H 2 O 2H + + 2 e - + ½ O 2????

Existe um sistema especial produtor de oxigênio : proteína (resíduo de tirosina) e um átomo de Mn Átomo de Mn vai doando 1 elétron de cada vez para o centro P680 (0 a -4) alterando seu estado de oxidação.

Quando 4 e - são transferidos outros 4 e - são retirados de 2 moléculas de água e doados para o complexo produtor de oxigênio (complexo Mn) regenerando esse átomo. Formação de O 2 Liberação de prótons para lúmen

Durante a transferencia de elétrons (cisão da água e plastiquinona) prótons (H + ) são bombeados para o lúmem do tilacóide, cria-se uma diferença de potencial eletroquímica entre o lúmem e o estroma - Retorno dos prótons do lumem para o estroma pela ATP sintase, implica na sintese ATP +