aula fotossíntese quimiossíntese

FOTOSSÍNTESE

ORGANELA RESPONSÁVEL

• CLOROPLASTO

ENVELOPE: MEMBRANA EXTERNA e MEMBRANA INTERNA

TILACÓIDES

ESTROMA

Conceito:

Fotossíntese é o processo de síntese de moléculas orgânicas na presença de luz.

“Todos os organismos fotossintetizantes são autotróficos, mas nem todos os autotróficos

são fotossintetizantes.”

luz

Plantas Algas Cianobactérias

FotossínteseFotossínteseQuais organismos realizam fotossíntese?

CARACTERÍSTICAS GERAIS

A clorofila encontra-se nos tilacóides, onde ocorre a absorção da energia luminosa.

O conjunto de tilacóides cham-se granum, sendo o plural, grana.

No estroma não há participação da energia luminosa (clorofila está nos tilacóides).

FotossínteseFotossínteseAs propriedades da luz

1. Luz: Radiação eletromagnética que se propaga em ondas.

2. A luz transporta “pacotes” de energia denominados Fótons.

3. A luz visível corresponde a uma pequena parte do espectro

eletromagnético (400 a 700 nm) – luz violeta até vermelha.

4. A energia contida em cada fóton é inversamente proporcional ao

comprimento de onda.

FotossínteseFotossíntese

FotossínteseFotossínteseA clorofila e os pigmentos acessórios

Clorofila: Anel complexo com um átomo deMagnésio no centro e uma cadeia carbônicahidrofóbica.

Função: Absorção de energia luminosa

Dois tipos:o Clorofila a (3/4)o Clorofila b (1/4)

Absorvem luz azul e vermelha preferencialmente

Cauda hidrofóbica

FotossínteseFotossínteseA clorofila e os pigmentos acessórios

Clorofila a = P 700 = 700 nmcomponente do Fotossistema I

Clorofila b = P 680 = 680 nmcomponente do Fotossistema II

FotossínteseFotossínteseA clorofila e os pigmentos acessórios

Pigmentos acessórios: Absorvem os fótons de comprimento de onda que a clorofila não consegue absorver.

o ß (beta) caroteno

o Ficoeritrina

o Ficocianina

Célula clorofilada

Membrana do tilacóide

Esquema da molécula de

clorofila

Folha

Granum

Parede celular

Cloroplasto

Membrana externa

Membrana interna

Tilacóide

GranumEstroma

DNA

Núcleo

VacúoloCloroplasto

Tilacóide

Complexo antena

FotossínteseFotossíntese

FotossínteseFotossínteseA clorofila e a formação do complexo antena

FotossínteseFotossínteseVisão global do processo fotossintético

FotossínteseFotossínteseEtapa Fotoquímica “Fase clara” – (Produção de ATP e NADPH2)

ETAPA FOTOQUÍMICA Nesta etapa ocorre: Produção de ATP ( a energia luminosa absorvida pela

planta é transferida sob a forma de energia química para a molécula de ATP )

Fotólise da água ou Reação de Hill ( quebra da água pela energia luminosa)

Liberação do oxigênio para o meio a partir da quebra da molécula de água.

Formação de NADPH2 ( os hidrogênios liberados pela quebra da molécula de água são captados pelo NADP )

FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA Nesta fase da etapa fotoquímica, os elétrons do

Fotossistema I (constituído pela clorofila a P700 , pigmento que absorve luz com comprimento de onda equivalente a 700nm ) são excitados pela energia luminosa.

Os elétrons são captados por um composto que atua como aceptor de elétrons denominado Ferredoxina.

A ferredoxina transfere os elétrons para uma cadeia de aceptores, sendo que durante o transporte dos elétrons eles liberam energia utilizada para a formação de ATP.

Os elétrons, agora com baixo nível de energia, retornam para a clorofila do fotossistema I.

ESQUEMA DA FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA

FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA Nesta fase, os elétrons da clorofila são excitados pela

energia luminosa e captados pela Ferredoxina. Porém, esses elétrons não são transferidos para a cadeia

de aceptores de elétrons como na fotofosforilação cíclica e sim, são captados pelo NADP que forma NADPH2 ao receber os hidrogênios provenientes da fotólise da água.

Os elétrons, portanto, não retornam à clorofila do fotossistema I, cuja energia é reposta pelos elétrons da clorofila do fotossistema II ( clorofila b P680, que absorve luz com comprimento de onda equivalente a 680 nm ).

Os elétrons da clorofila P680 são repostos pela quebra da molécula de água ( fotólise da H2O ).

ESQUEMA DA FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA

Pq (PLASTOQUINONA), Pc ( PLASTOCIANINA ) e Fd ( FERREDOXINA ) são aceptores de elétrons

ETAPA QUÍMICA Ocorre no estroma, sem necessidade direta da luz. Nessa etapa, há a participação do CO2 que recebe os H2

transportados pelo NADP ( na forma de NADPH2 ) provenientes da fotólise da H2O.

Formação de carboidratos. A energia para a realização das reações vem do ATP formado

na etapa fotoquímica. Tais reações formam o chamado Ciclo de Calvin-Benson (Ciclo das Pentoses).

Tal ciclo se inicia pela ribulose difosfato que fixa o CO2 A maior parte do carbono fixado na fotossíntese é convertido

em sacarose e amido.

FotossínteseFotossínteseEtapa Enzimática – “Fase Escura”

• Produção de açúcares a partir de CO2

• Local de ocorrência: Estroma do Cloroplasto

• Fase escura: Conceito errôneo!

A fase enzimática ocorre também na presença de luz.

A fase enzimática utiliza ATP e NADPH produzidos nos

tilacóides durante as reações luminosas (Etapa fotoquímica)

Fase Enzimática(Estroma)

Luz

FotossínteseFotossínteseEtapa Enzimática – Ciclo de Calvin

Dividido em 3 etapas

1. Fixação de CO2

2. Produção de Açúcares3. Regeneração da RuBP (Ribulose Bifosfato)

Estroma

FATORES QUE INFLUENCIAM NA FOTOSSÍNTESE

FATORES EXTERNOS Disponibilidade de CO2

Temperatura

Luminosidade

Ponto de compensação fótico

FATORES INTERNOS Disponibilidade de

pigmentos ( clorofila )

Disponibilidade de enzimas e cofatores

Disponibilidade de cloroplastos

FotossínteseFotossínteseFatores limitantes da atividade fotossintética

Temperatura

Taxa

rela

tiva

de fo

toss

ínte

se

Desnaturação de enzimas

10˚ 20˚ 40˚ 60˚

Intensidade luminosa

Taxa

rela

tiva

de fo

toss

ínte

se

Concentração de CO2

Taxa

rela

tiva

de fo

toss

ínte

se

Intensidade luminosa alta

Saturação das enzimas rubisco

Saturação dos fotossistemas

Valor ótimo para atuação da Rubsico

Qua

ntida

de d

e CO

2 co

nsum

ida

na fo

toss

ínte

se

Intensidade Luminosa

Taxa de respiração

Taxa de fotossíntese

Ponto de saturação luminosa

Ponto de compensação

luminoso

DISPONIBILIDADE DE CO2

O CO2 (gás carbônico ou dióxido de carbono) é o substrato empregado na etapa química como fonte do carbono que é incorporado em moléculas orgânicas. As plantas contam, naturalmente, com duas fontes principais de CO2: o gás proveniente da atmosfera, que penetra nas folhas através de pequenas aberturas chamadas estômatos, e o gás liberado na respiração celular.

Sem o CO2, a intensidade da fotossíntese é nula. Aumentando-se a concentração de CO2 a intensidade do processo também se eleva. Entretanto, essa elevação não é constante e ilimitada. Quando todo o sistema enzimático envolvido na captação do carbono estiver saturado, novos aumentos na concentração de CO2 não serão acompanhados por elevação na taxa fotossintética.

Na etapa química, todas as reações são catalisadas por enzimas, e essas têm a sua atividade influenciada pela temperatura.

De modo geral, a elevação de 10 °C na temperatura duplica a velocidade das reações químicas.

Entretanto, a partir de temperaturas próximas a 40 °C, começa a ocorrer desnaturação enzimática, e a velocidade das reações tende a diminuir.

Portanto, existe uma temperatura ótima na qual a atividade fotossintetizante é máxima, que não é a mesma para todos os vegetais.

TEMPERATURA

Quando uma planta é colocada em completa obscuridade, ela não realiza fotossíntese. Aumentando-se a intensidade luminosa, a taxa da fotossíntese também aumenta. Todavia, a partir de um certo ponto, novos aumentos na intensidade de iluminação não são acompanhados por elevação na taxa da fotossíntese. A intensidade luminosa deixa de ser um fator limitante da fotossíntese quando todos os sistemas de pigmentos já estiverem sendo excitados e a planta não tem como captar essa quantidade adicional de luz. Atingiu-se o ponto de saturação luminosa.Aumentando-se ainda mais a intensidade de exposição à luz, chega-se a um ponto a partir do qual a atividade fotossintética passa a ser inibida. Trata-se do ponto de inibição da fotossíntese pelo excesso de luz.

LUMINOSIDADE

O ponto de compensação luminoso é o momento em que a velocidade da fotossíntese e da respiração são iguais.

Durante o ponto de compensação luminoso, os dois processos se tornam inativos, pois a glicose e o oxigênio (O2) sintetizados pela fotossíntese é absorvido pela respiração. E o dióxido de carbono (CO2) sintetizado na respiração é absorvido na respiração.

Ainda assim, as plantas com o ponto de compensação luminoso alto, possuem a intensidade da fotossíntese maior que a intensidade da respiração. O que quer dizer que a glicose e o oxigênio são mais produzidos do que absorvidos, resultando no desenvolvimento da planta.

PONTO DE COMPENSAÇÃO FÓTICO

FotossínteseFotossínteseDicas Importantes

Numa prova dissertativa (aberta) utilize os vocabulários Etapa fotoquímica e Etapa Enzimática ao invés de fase clara e escura.

Como foi visto o oxigênio liberado pelos organismos fotossintetizantes provém da água e não do CO2

Alguns autores consideram que a Etapa Enzimática só ocorre na presença de luz, haja vista que nessa etapa o ATP e o NADPH produzidos nos tilacóides durante as reações luminosas são necessários para a produção de carboidratos.

A fotofosforilação cíclica envolve somente o Fotossistema I, além disso, há somente produção de ATP, dessa maneira, NADPH e O2 não são produzidos. Quando o organismo está com deficiência de ATP a Fotofosforilação cíclica é utilizada.

Na fotofosforilação acíclica há produção de ATP e NADPH e os dois fotossistemas são participantes.

Fotossíntese Bacteriana Fotossíntese Bacteriana (Fotorredução)(Fotorredução)Bactérias Púrpuras do Enxofre (Sulfobactérias)

• Realizam um tipo de fotossíntese em que a substância doadora de elétrons não é a água, mas sim o gás sulfídrico (H2S). Neste processo há produção de enxofre e não gás oxigênio.

• São anaeróbias estritas pois o O2 inibe a produção de pigmentos

fotossintéticos.Fonte de Carbono Fonte de energia Doador de elétrons

CO2 Luz do sol H2S

CO2 + 2 H2S + Luz CH2O + 2 S + H2O

QuimiossínteseQuimiossínteseBactérias quimioautotróficas

Realizam oxidação de compostos inorgânicos como fonte de energia para a síntese de substâncias orgânicas a partir do CO2

Nitrosomonas sp.Nitrosomonas sp. _

2NH2NH33 + 3O + 3O22 2NO 2NO22 + 2H + 2H22O + 2 H+ + O + 2 H+ + EnergiaEnergia

Nitrobacter sp.Nitrobacter sp. _ __ _2NO2NO2 2 + O+ O22 2NO 2NO33 + + EnergiaEnergia

CO2 + H2O + Energia → Compostos Orgânicos + O2 CO2 + H2O + Energia → Compostos Orgânicos + O2

+ Energia