fotossÍntese - pibid biologia-ufal | da sala de aula à ... · unidade v fotossíntese taiz &...

FOTOSSÍNTESE

Universidade Federal de Alagoas Campus Arapiraca Fisiologia Vegetal

Unidade V

Fotossíntese

Taiz & Zeiger: Fisiologia Vegetal

Capítulo 7: Reações luminosas. pág 139 - 171

Capítulo 8: Reações de carboxilação. pág 173 - 198

Capítulo 9: Considerações Ecofisiológicas. 199 - 219

FOTOSSÍNTESE: REAÇÕES LUMINOSAS

Fotossíntese: “síntese utilizando a luz”

A energia luminosa dirige a síntese de carboidratos a partir de dióxido de carbono e água

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2


Objetivo final: formação de ATP e NADPH

Síntese e manutenção dos tecidos

Ponto de compensação da luz (RFA)

As plantas não podem permanecer por muito tempo no ponto de compensação da

luz ou abaixo dele, pois não armazenam os açúcares, que, posteriormente, poderiam

ser consumidos nas horas sem iluminação, portanto, as plantas morrem por

deficiência nutricional.

Mesofilo: mais ativo dos tecidos fotossintetizantes

Mesofilo possui cloroplastos

Cloroplastos possui clorofila


As reações da fotossíntese ocorrem

nas membranas internas dos cloroplastos

Tilacóides

As reações de fixação do carbono ocorrem no

estroma dos cloroplastos

Duas membranas

externas

Sistema de membrana interna

(tilacóides conectados por canais)

estroma

canal (próximo slide)

Parte do saco da membrana do tilacóide

CO2 H2O

carboidratos e produtos (sacarose, amido, celulose, etc)

Reações independentes da luz

glicose P

ADP + Pi ATP

NADPH NADP+

e–

H+

H+

H+ H+

H+

O

H+

Lúmen do Tilacóide

H2O

Luz solar

Estroma

Wa

ve

len

gth

ab

so

rpti

on

(%

)

Comprimento de Onda (nm)

chlorophyll b

chlorophyll a

Principais pigmentos

Figure 7.6a Page 119

Wavele

ng

ths a

bso

rbed

(%

)

Comprimento de Onda (nm)

beta-carotene

(carotenoide)

ficoeritrina (ficobilina)


REAÇÕES FOTOQUÍMICAS


A LUZ: NATUREZA E CARACTERÍSTICAS

A luz tem característica tanto de onda quanto de partícula

Comprimento e frequência da onda

Fóton


A LUZ SOLAR É UMA CHUVA DE FÓTONS DE DIFERENTES FREQUENCIAS

Experimento de T.E. Englemann

As bactérias se moveram para o local onde as células das algas liberaram mais

oxigênio, que correspondeu as áreas iluminadas com radiação de maior energia e de

maior efetividade para a fotossíntese.

T.E. Englemann’s Experiment

Bacteria gathered mostly where violet and red

light fell on the green alga because

Photosynthesis was greatest in those locations


A clorofila absorve a luz e altera seu estado eletrônico

CLOROFILA

Fóton CLOROFILA EM

ESTADO DE MAIOR ENERGIA (EXCITADO)


Azul – 430 nm + energético

Verm – 660 nm - energia


No estado excitado a clorofila é instável e libera parte de sua energia ao meio como calor

Estado basal

Estado excitado

Fóton

Calor

Estado de menor excitação

Pouco tempo

Processo de captação de energia deve ser rápido

• Os elétrons excitados são instáveis.

• Geralmente, eles voltam em fração de segundo ( s) para seu estado original de

maneira muito rápida, liberando energia na forma de calor.

• Alguns pigmentos, incluindo clorofilas, liberan um fóton de luz, seja através da

fluorescência ou na forma de calor.


No estado de menor excitação, a clorofila possui quatro alternativas de rotas para liberar a energia disponível

1- Fluorescência: emissão e fóton

2- Calor: sem emissão e fóton

3- Transferência de energia: sem emissão de fóton

4- Fotoquímico: desencadeamento de reações


Os pigmentos: essenciais a absorção da luz solar

Pigmentos: essenciais para a absorção de luz


Pigmentos: essenciais para a absorção de luz


O COMPLEXO ANTENA E O CENTRO DE REAÇÃO

Os pigmentos servem como complexo antena, coletando a luz e transferindo energia para o complexo dos centros de

reações

Qual a vantagem da presença de um complexo antena, associado a um centro de reação????


O complexo antena e o centro de reação


OS FOTOSSISTEMAS

As reações ocorrem em dois complexos fotoquímicos denominados Fotossistemas I (PSI) e

Fotossistema II (PSII)

PSI e PSII operam em série para realizar as reações de armazenamento de energia da

fotossíntese


OS FOTOSSISTEMAS

PSI absorve luz na faixa de vermelho distante – comprimento de onda acima de 680 nm

PSII absorve luz na faixa do vermelho – comprimento de onda de até 680 nm


OS FOTOSSISTEMAS

PSI produz um redutor forte, capaz de reduzir o NADP, e um oxidante fraco

PSII produz um oxidante forte, capaz de oxidar a água e um redutor fraco

Cada fotossistema tem seu próprio complexo antena e centro de reação

Fotossistema II – transporte de eletrons não cíclico.

Figure 8. 9 Noncyclic Electron Transport Uses Two Photosystems (Part 2)


OS FOTOSSISTEMAS

Pigments in a Photosystem

Centro de reação

(Molécula de clorofila a)


ORGANIZAÇÃO DO APARELHO FOTOSSINTÉTICO

As clorofilas encontram-se nos tilacoides

Tilacoides: membranas internas do cloroplasto

Lamelas granais: membranas (tilacoides) empilhados

Lamelas estromais: membranas “soltas” (sem empilhamento)



Nas membranas dos tilacoides existem várias proteínas

Proteínas integrais de membrana



Os centros de reações e os complexos-antena

são proteínas de membranas



O centro de reação PSI e seus complexos-antena e as proteínas da cadeia de transporte de elétrons

estão localizados nas lamelas do estroma



A razão PSII : PSI está ao redor de 1,5:1

O complexo antena se difere entre organismos e o

centro de reação não se altera

Essa adaptação do complexo antena reflete a

adaptação dos organismos aos diferentes ambientes



O mecanismo físico pelo qual a energia de excitação

é transferida da clorofila qua absorve a luz ao centro de reação seja a ressonância induzida.

Por esse mecanismo a energia de excitação é

transferida de uma molécula para outra através de um processo não radioativo



A transferência de energia nos complexos-antena é

muito eficiente: 95 a 99% dos fótons absorvidos pelos pigmentos antena têm sua energia transferida

para os centros de reações.



A transferência de energia entre pigmentos no complexo-antena é de natureza física e a

transferência de eletrons no centro de reação envolve alterações químicas nas moléculas


MECANISMOS DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS

As Etapas

Excitação da clorofila pela luz Redução do primeiro aceptor de elétrons Fluxo de elétrons através dos FS I e II Oxidação da água como fonte primária de elétrons Redução do NADP



Os elétrons ejetados da clorofila são “carreados” em

um esquema tipo “Z”



Quase todos os processos químicos que perfazem as reações luminosas são realizados por quatro

principais complexos protéicos

FS II Complexo fitocrono b6f FS I ATP síntase



O FS II oxida a água a O2 no lumen do tilacóide



Estroma - Baixa concentração de H+

Lumen – alta concentração de H+

Oxidação da água

Gradiente eletroquímico

Plastocianina

Plastoquinona



A água é oxidada de acordo com a seguinte reação:

2H2O O2 + 4H+ + 4e-

A reação só ocorre via complexo fotossintético

Os prótons liberados durante a oxidação contribuem para o potencial eletroquímico que irá operar na

formação do ATP



O Mn é um cofator importante essencial no processo de oxidação da água:

Íons de Mn sofrem uma série de oxidação

São necessários 4 íons de Mn para cada complexo formado



A feofitina atua como aceptor primário no FSII, seguido por

um complexo de duas plastoquinonas



Duas plastoquinonas estão ligadas ao centro de reação e

recebem elétrons da feofitina de forma sequencial



O Citocrono b6f recebe elétrons do PSII e envia ao PSI



A hidroplastoquinona é oxidada e um dos dois elétrons é passado ao longo da cadeia linear de transporte de

elétrons em direção ao FS I



Outro elétron passa por um processo cíclico que aumenta o número de prótons bombeados através da membrana



A plastocianina age como proteína móvel na transferencia dos elétrons do FSII para o FSI



O PS I reduz NADP a NAPH pela ação da ferrodoxina e

da flavoproteína ferrodoxina redutase



Na sua forma reduzida, os tranportadores de elétrons que atuam na região aceptora do FSI são

agentes redutores extremamente fortes

Os elétrons são transferidos através de centros Fe-S para a ferredoxina. A flavoproteína associada a membrana da Ferredoxina-NADredutase reduz o

NADP a NADPH



A ferredoxina também possui várias outras funções no cloroplasto, como suprimento de redutores para reduzir o nitrato e regulação de algumas enzimas do

ciclo do carbono



A ATP sintase produz ATP a medida que os prótons atravessam seu canal



FOTOFOSFORILAÇÃO

Síntese de ATP a partir de luz

Sob condições normais a fotofosforilação requer fluxo de elétrons



O lume é ácido e o estroma é básico

Gera Potencial químico e potencial elétrico

O ATP é sintetizado por um grande complexo enzimático: ATP sintase ou ATPase

Há a formação de um canal no qual os prótons podem passar do lume para o estroma


TRABALHO – VALENDO PONTO

- Explicar os processos cíclico e acíclico de transporte de elétrons através do complexo citocromo b6f.

- Quais as implicações da alta e da baixa intensidade luminosa (radiação) sobre os pigmentos acessórios do

complexo antena?

fotossÍntese - pibid biologia-ufal | da sala de aula à ... · unidade v fotossíntese taiz &...

Documents