aula fotossíntese quimiossíntese
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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