metabolismo energético fotossíntese e quimiossíntese

volume único3.ª edição

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Armênio Uzunian Ernesto Birner

CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”

Fotossíntese: seqüestro do gás carbônico

gás carbônico + água + luz glicose + água + oxigênio

6 CO212 H2O C6H12O6 6 H2O 6 O2

clorofila

Onde ocorre a fotossíntese?

• Nos organismos mais simples (cianobactérias)

Hialoplasma

• Nas células eucarióticas

Cloroplastos


Nos cloroplastos, mais precisamente onde?


granum

epiderme

célulasfotossintetizadoras

epiderme

tilacóide

núcleo

cloroplasto

vacúolo

estroma

tilacóide

membrana do tilacóide

interior do tilacóide

folha em cortetransversal

Luz e fotossíntese


feixe de luz branca

esp

ectr

o d

e c

ore

s

750 nm

700 nm

650 nm

600 nm

luz visível

550 nm

500 nm

450 nm

400 nm

TV e ondas de rádio

microondas

infra-vermelho

ultravioleta

raios X

raios gama

109 nm(1 m)

106 nm

103 nm

1 m

10-3 nm

10-5 nm

Um pouco de história


• Experimentos de Joseph Priestley

a b c

As etapas da fotossíntese


• Fase de claro (fotoquímica) – quebra da água e liberação de oxigênio

• Fase de escuro (química)

H2O O2

H2O

clorofila

fluxo deelétrons

no tilacóide

ATP

ADP + PiNADPH2

NADP+

fase de escuro(no estroma)

CO2

CO2

CH2O

glicose

ciclo das pentoses(Calvin-Benson)

no estroma

fase de claro(nos tilacóides)

luz

3

2

4

1

Etapas da fotossíntese

1 – absorção da energia da luz pela clorofila

2 - redução de um aceptor de elétrons chamado NADP, que chamará NADPH2

3 – formação de ATP

4 – síntese de glicose

Fase de Claro ou FotoquímicaFotofosforilação cíclica


aceptor deelétrons

clorofila aceptor deelétrons

citocromos

luz ATP ADP

e-

e-

e-

e-

• Os papéis das clorofilas

A luz penetra nos cloroplastos e atinge o

complexo de pigmentos, ao mesmo tempo em que provoca

alterações nas moléculas de água.

FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICAFOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA

Ao ser atingida pela luz do sol, a molécula de clorofila libera elétrons que são recolhidos por determinadas moléculas

orgânicas chamadas de aceptores de elétrons, que os enviam a uma cadeia de citocromos (substâncias associadas ao sistema

fotossintetizante e que são assim chamadas por possuírem cor).Os elétrons retornam à clorofila liberando energia para síntese de

moléculas de ATP que serão utilizadas na fase de escuro

Fotofosforilação cíclica


O2 + 4 H+

4 e-

clorofila b

foto

ssis

tem

a II

cadeia de transporte

de elétrons

ADP + P

ATPclorofila a

foto

ssis

tem

a I

NADP+

cadeia de transportede elétrons

NADPH2

CO2

açúcar

2 H2O

FASE DE CLARO FASE DE ESCURO Moléculas de água são quebradas e liberam prótons H, elétrons e moléculas de oxigênio.Os prótons são captados por moléculas de NADP, que se convertem em NADPH2.Moléculas de Oxigênio são liberadas para o meio e os elétrons voltam para a clorofila, repondo os que ela perdeu no início do processo

Fase de escuro (química): produção de glicose

• Ciclo de Calvin-Benson


carboidratos

estromatilacóide

reações da fase

de escuro

ATP

NADP

NADPH2

CO2

O2H2O

ADP + Pi

reações da fase de claro

A energia contida nos ATP e os H do NADPH2 serão

utilizados para a construção de

moléculas de glicose.A síntese de glicose ocorre durante um

complexo de reações do qual participam vários compostos

químicos.

6C O2 + 12NADPH2 + nATP C6 H12 O6 + 6 H2 O + nADP + nP

Durante esse ciclo, moléculas de CO2 se unem umas às outras formando

cadeias carbônicas que levam à produção de glicose. A energia

necessária para o estabelecimento das ligações químicas ricas em

energia é proveniente do ATP e os hidrogênios que promoverão a

redução dos CO2 são fornecidos pelos NADPH2


Comparação fotossíntese e respiração

O2 e glicoseSubstâncias liberadas

CO2 e H2OSubstâncias consumidas

Armazenamento de ε nas ligações dos átomos de carbono da glicose, com utilização da luz do Sol.

Energia (ε)FotossínteseCaracterísticas

CO2 e H2O

glicose e O2

Liberações de ε por rompimento das ligações entre os átomos de carbono da glicose.

Respiração


Comparação fotossíntese e respiração

energialuminosa

fotossíntese

cloroplasto

glicose

oxigênio

água

respiração

mitocôndria

trabalhocelular

gás carbônico

ATP

FOTOSSÍNTESE em PROCARIOTOSFOTOSSÍNTESE em PROCARIOTOS

Fotossistemas ficam aderidos a Membrana Plasmática que se invagina formando vesículas fotossintéticas.

QUIMIOSSÍNTESEQUIMIOSSÍNTESE

Oxidação de substâncias inorgânicas com liberação de energia

Energia é utilizada para a síntese de compostos orgânicos

Ex.: bactérias nitrosomonas

NH3 + 2O2 HNO2 + 2H2O + ENERGIA

amônia ác nítrico bactérias nitrobactérias

HNO2 + 2O2 2HNO3 + ENERGIA

nitrito ác. nitroso

CO2 + 2 H20 + luz (CH2O) + H20 + O2

clorofila

(CH2O) + H20 + 2 Sbacterioclorofila

CO2 + 2 H2S + luz

QUIMIOSSÍNTESEUtiliza como fonte energética a energia de compostos químicos (síntese de substâncias orgânicas a partir de inorgânicas, que utiliza a energia liberada numa reação química, principalmente as do metabolismo e fixação de

nitrogênio). Não utiliza energia luminosa

Ocorre em alguns grupos de bactérias, como: Nitrobactérias, sulfobactérias, ferrobactériasUtiliza gás carbônico e água e produz glicose

Fotossíntese X Quimiossíntese

LUZ

CO2 + 2 H20 + luz (CH2O) + H20 + O2

clorofila

Bactérias fazem fotossíntese?


Bactérias fazem quimiossíntese?


(CH2O) + H20 + 2 Sbacterioclorofila

CO2 + 2 H2S + luz

Diferença entre fotossíntese e quimiossíntese

• Na fotossíntese, a energia é proveniente da luz do sol

• Na quimiossíntese, a energia é proveniente de uma reação química inorgânica


metabolismo energético fotossíntese e quimiossíntese

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