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TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA E MATÉRIA

Um ecossistema mantém-se através do fluxo de energia e dos ciclos biogeoquímicos.

O fluxo de energia e a reciclagem química estão relacionados pois ambos ocorrem por transferência de substâncias pelos diferentes níveis alimentares.

A matéria é reciclada no ambiente:

Proteína gás carbônico tecido vegetal

A energia não se recicla no ambiente: depende de um constante influxo de energia nova externa ao sistema (ex: o sol e fontes hidrotermais).

O sol emite por dia 1022 Joules de energia o que equivale a 100 milhões de bombas atômicas.

A maior parte é refletida ou absorvida pela atmosfera ou superfície da Terra.

FLUXO DE ENERGIA

Só 1% da energia solar é convertida em energia química pela fotossíntese.

Essa porcentagem é suficiente para gerar ~170 bilhões de toneladas de matéria orgânica anualmente no mundo todo.

FLUXO DE ENERGIA

A fotossíntese ocorre nos cloroplastos. Em algas há apenas um grande cloroplasto por célula e nos vegetais superiores pode haver de 30 a 50 cloroplastos por célula.

FOTOSSÍNTESE

Os cloroplastos são organelas com DNA próprio que codifica algumas proteínas e com alguns ribossomos próprios.

Há algumas evidências de que os cloroplastos evoluíram de seres unicelulares fotossintetizantes semelhantes a cianobactérias.

FOTOSSÍNTESE

Teoria da endossimbiose

FOTOSSÍNTESE

Tilacóide – ocorre todas as reações que dependem de luz.Estroma – todas as outras reações.

FOTOSSÍNTESE

Pode se dividir em duas etapas:

1)Etapa fotoquímica (fase clara)2)Etapa química (fase escura)

FOTOSSÍNTESE

A clorofila é um pigmento que reage a luz

FOTOSSÍNTESE

FOTOSSÍNTESE

Os pigmentos estão organizados nas membranas dos tilacóides em conjuntos de moléculas (~300). Essas moléculas se agrupam em dois fotossistemas.

Em cada fotossistema há uma única clorofila que inicia a reação – o centro de reação.

Associadas ao centro de reação as 300 moléculas de clorofila formam o complexo antena.

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

A energia de um fóton de luz viaja pelo complexo antena, aleatoriamente, até encontrar o centro de reação.

A clorofila do centro de reação tem um nível de energia um pouco menor servindo como uma “armadilha” para a energia absorvida pelos pigmentos.

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

No fotossistema I – absorve luz menor que 700 nm.

No fotossistema II – absorve luz menor que 680 nm.

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

Fluxo cíclico de elétrons – somente o fotossistema I

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

Fluxo cíclico de elétrons

Aceptor primário

P700

Elétron FerredoxinaFd

Plastoquinona PQ

Citocromo bfPlastocianinaPc

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

Fluxo cíclico de elétrons

O citocromo bf ao receber o elétron excitado dispende 2H+ para o lúmen do tilacóide. A passagem pela membrana gera ATP e a volta dos íons se dá por diferença de concentração.

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

Fluxo não cíclico de elétrons

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

Fluxo não cíclico de elétrons

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

Fornece elétrons para a cadeia transportadora de elétrons;Remove elétrons da água (fotólise da água óxi-redução ativada pela luz) repondo os elétrons perdidos nos centros de reação.

Fornece elétrons excitados para a redução do NADP+;Recebe elétrons provenientes do FS II (aceptor final) repondo os elétrons perdidos nos centros de reação.

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

Fotofosforilação

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

Balanço da etapa fotoquímica

Produção de ATPProdução de NADPHLiberação de O2

FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica

Ciclo de Calvin

FOTOSSÍNTESE – etapa química

Ciclo de Calvin

FOTOSSÍNTESE – etapa química

Regeneração da ribulose

FOTOSSÍNTESE – etapa química

Regeneração da ribulose

FOTOSSÍNTESE – etapa química

Regeneração da ribulose

FOTOSSÍNTESE – etapa química

Ciclo de Calvin – balanço da etapa química

Gasta-se 12 NADPH e 12 ATP para formar duas moléculas de gliceraldeído 3-P, que por sua vez pode formar uma molécula de glicose.

A regeneração da 1,5 RuBP consome mais 6 ATP.

FOTOSSÍNTESE – etapa química

Gasta-se ATP sem necessidade.

Perde-se moléculas de Ribulose 1,5 bifosfato.

FOTORESPIRAÇÃO

Células do mesófilo tem uma estrutura especial, estrutura de Kranz onde ocorre a fixação do CO2 em oxaloacetato.

Tem uma via a mais antes de entrar no ciclo que começa por um composto de 4 carbonos – o oxaloacetato que é convertido em piruvato e libera o CO2.

Organismos C4

Células da bainha – estrutura KranzCamada extra de cloroplastos

Atmosfera

Câmbio

Abrem os estômatos à noite para evitar a intensa perda de água durante o dia.

Armazenam CO2 em diversos ácidos orgânicos (metabolismo do ácido crasuláceo).

Organismos CAM