Biodiversidade e Ambiente Imaloucao/Aula 4+5BA.pdfPigmentos das bactérias • Bacterioclorofila a...
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10-05Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Biodiversidade e Ambiente I
Capt II - A Origem da Vida
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Capítulo II - A origem da Vida• A evolução dos organismos e tipo de atmosfera• O tipo de actividade metabólica dos organismos• O espectro de radiação e a captação de luz.• Os pigmentos fotossintéticos e suas diferenças• Fotossintese oxigénica e anoxigénica• As suas implicações ecológicas• Os mecanismos de concentração de CO2
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Evolução daatmosfera
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Classificação dos organismosem termos de energia
Quimiotróficos Fototróficos
Quimiolitotróficos Quimioorganotróficos
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Fluxo de Energia
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Leis da termodinâmica
• 1ª Lei - Energia não se perde apenas setransforma
• 2ª Lei - Em todas as trocas e conversões deenergia, se nenhuma energia entra ou sai dosistema a energia potencial do estado inicialé sempre maior à do estado final
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Reacções de Oxi-redução
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Energia de activação
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O Espectro da radiação
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Espectro daradiação
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A moléculada clorofila
Clorofila a
Bacterioclorofila a
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Clorofila a, b e bacterioclorofila
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A luz é absorvida pelas moléculasde clorofila
P680
Centro de reacção
LH
Dador e- Aceitador e-
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cita
ção
Pigmento Pigmento*hv
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Localização das moléculas declorofila
1) invaginação da membrana citoplasmática - nas purpura;
2) na própria membrana citoplasmática nas heliobacterias;
3) em ambas as membranas citoplasmática e unidades membranares nãoespecializadas chamadas cromosomas - bacterias verdes
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Os Pigmentos e seu espectro deabsorção
Pigmentos acessórios:
• Carotenóides
• Ficobilinas(cianobactérias)
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Espectro de absorçãoPigmentos das bactérias
• Bacterioclorofila a - bactérias púrpuras - 830-890• Bacterioclorofila b - bactérias púrpuras - 1020-1040• Bacterioclorofila c - bactérias verdes sulfurosas - 745-755• Bacterioclorofila d - bactérias verdes sulfurosas - 705-740• Bacterioclorofila e - bactérias verdes sulfurosas - 719 - 726• Bacterioclorofila g - heliobactéria - 670, 788
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Espectros deabsorção
Cianobactéria
Alga verde
Bactéria vermelha
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Cinética da transferência deelectrões nas bactérias.
Um único centro de reacção
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Fluxo de electrões
Reverse electron flow(energy consuming)
Externalelectron donors(H2S, S2O3
2 ’ S0 ,Fe2+)
Fluxocíclico deelectrões
Anoxigénicas Oxigénicas
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A reacção luminosa dafotossintese
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Fotofosforilação
Bactériaspúrpuras
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FotofosforilaçãoPlantas
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Produção de O2
H2O
2 e -2 H+1/2 O2
Clorofila
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Anabaena cylindrica
Chlorophyll-containingmembranes
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Capacidade de fixar N2
heterocistos
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Pigmentos fotossintéticos
• Clorofila ae• Ficobilinas
– Ficoeritrinas– Ficocianinas
“Algas” verde-azuladas
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Pigmentos fotossintéticos
• Clorofila ae• Clorofila b
PROCLORÓFITAS - Cianobactérias
ProchloronProchlorothrix
Acaryochloris - clorofila d
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Cianobactérias
Oscillatoria Nostoc Anabaena Synechococcus
heterocisto
acineto
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Synechoccus sp. Clamydomonas reinhardtii
CO2
HCO3-
CI-PUMPCI-PUMP
HCO3-
Rubisco
CACA
COCO22
CarboxysomesCarboxysomesPyrenoidsPyrenoids
RubiscoCOCO22
CACA
HCO3-
HCO3
-Ci-PUMPCi-PUMP
Ci-PUMPCi-PUMP
CA
CO2
HCO3
-
Rubisco
CACA
COCO22
Hypothetical CCMs
Rubisco
COCO2i2i HCOHCO33--ii
COCO2a2a HCOHCO33--aa
F1F3
F2
Anidrase carbónica
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COCO2 2 concentrating mechanism concentrating mechanism (CCM)(CCM)
RavenRaven, 1997, 1997
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14 MJ m-2 d-1
Ambiente
Produção annual
(Pg C ano-1, %
total)
Biomassa (Pg C, % total)
Turnover
(ano-1)
Marinho 54 - 59 (46-50) 1.0 - 2.0 (0.1-0.3) 27 - 59
Terrestre 57 - 58 (50-54) 600 - 1000 (60-99.8) 0.06 - 0.10
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Conceitos a reter• Diversidade metabólica• Reacções fotossintéticas• Fotossíntese oxigénica e anoxigénica• Pigmentos clorofilinos, clorofilas e carotenóides• Fotofosforilação. Diferenças entre fotossíntese oxigénica eanoxigénica• Centros de reacção• Mecanismos de concentração de CO2
• Cianobactérias e proclorófitas. Diferenças e relação com as algase plantas superiores.• O papel da fotossíntese na evolução do clima• Produtividade. Conceitos
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ReferênciasBrock - Biology of MicrorganismsPlant Physiology - Taiz and ZieglerPlant Biology - Cap 5 e 7Kolber et al. (2000). Bacterial photosynthesis in surface watersof the open ocean. Nature 407: 177-179Kühl et al. (2005). Nature 433: 820http://web.cas.ufl.edu/users/mrosenme/oceanography/lectures/primary_productivity.htmlhttp://oceanography.geol.ucsb.edu/Student_Pages/Paul/biolprod.html