Fotossíntese Biologia Tema: Fotossíntese Prof. Marcos Corradini [email protected].

FotossínteseFotossíntese

Biologia

Tema:Fotossíntese

Prof. Marcos Corradini

[email protected]

FotossínteseFotossínteseConceito:

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

1. Conceito

2. Os fotossintetizadores

3. Propriedades da luz

4. Clorofila e Pigmentos acessórios

5. Visão global

6. Etapa Fotoquímica

7. Etapa Enzimática

8. Fatores Limitantes

9. Dicas

10. Quimioautotróficos

11. Quimiossíntese

12. Questões

Plantas Algas Cianobactérias

FotossínteseFotossínteseQuais organismos realizam fotossíntese?

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

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.

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

FotossínteseFotossíntese1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

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

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões


1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões


Pigmentos acessórios: Absorvem os fótons de comprimento de onda que a clorofila não consegue absorver.

o ß (beta) caroteno

o Ficoeritrina

o Ficocianina

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

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


FotossínteseFotossínteseA clorofila e a formação do complexo antena

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

FotossínteseFotossínteseVisão global do processo fotossintético

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

FotossínteseFotossínteseEtapa Fotoquímica “Fase clara” – (Produção de ATP e NADPH2)

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões


Fotossistema II

P680

Luz

Os elétrons ao serem excitados pela luz adquirem alto nível de energia e “saltam” para fora da molécula de

clorofila, sendo em seguida capturada pelos aceptores.

Os elétrons perdidos pela clorofila são repostos pela decomposição da água, (fotólise da água) ou reação de Hill. Nesse processo são liberados

íons H+ e gás oxigênio (O2)

Os elétrons saem do Fotossistema II e migram para a Plastoquinona (PQ), que ao reduzir bombeia íons H+ para dentro

do tilacóide

Em seguida os elétrons passam pelo aceptor Citocromo (Cyt) e

Plastocianina (PC) para finalmente reduzir a clorofila presente no centro

de reação do

Fotossistema I P700

O centro de reação do fotossitema I absorve

fótons e emitem elétrons excitados para

a Ferrodoxina (Fd)

Luz

A ferrodoxina então repassa os elétrons recebidos para uma enzima que produzirá NADPH a partir de NADP+

e 2H+

À medida que os íons H+ se concentram dentro dos tilacóides, aumenta sua

tendência de se difundir de volta ao estroma.

A única maneira dos íons H+ atravessar a membrana do tilacóide é atravessando a

enzima ATP sintetase.

Quando os íons H+ passam pela ATP sintetase ela gira em torno de seu eixo e esse

movimento promove a adição de grupos fosfatos

(Pi) a moléculas de ADP

E o resultado disso é a

formação de moléculas de

ATP

ATP Sintetase

Região externaEstroma do cloroplasto

Região interna (lúmen)

do tilacóide

Fotofosforilação cíclica

• Envolve somente o Fotossistema I• Só há produção de ATP• NADPH e O2 não são produzidos

FotossínteseFotossíntese1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

Vídeo: Resumo fase fotoquímica

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

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

FotossínteseFotossínteseEtapa Enzimática – Ciclo de Calvin

Dividido em 3 etapas1. Fixação de CO22. Produção de Açúcares3. Regeneração da RuBP (Ribulose Bifosfato)

Estroma

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

Vídeo: Ciclo de Calvin

FotossínteseFotossíntese6 CO2 reage com 6 moléculas de RuBP

(Ribulose bifosfato) formando 12 moléclulas de 3PG (3-Fosfoglicerato)

Essa reação é catalisada pela enzima Rubisco. A enzima

mais abundante do mundo!

Rubisco

Numa seqüência de 2 reações sucessivas, fosforilação e redução, as 12 moléculas

de 3PG são convertidas em 12 moléculas de G3P (Gliceraldeído-3-Fosfato).

Repare, que para isso ocorrer, são necessários 12 ATP’s e 12 NADPH.

(Produtos da “fase clara”)

Fixação de CO2

1ª etapa do ciclo de calvin2ª etapa do ciclo de calvin

Prod

ução

de

açúc

ares

Das 12 moléculas de G3P, 2 serão utilizada para a fabricação de carboidratos

(açúcares) e as 10 restantes serão usadas para regenerar 6 moléculas de RuBP

3ª etapa do ciclo de calvin

Regeneração

da RuBP

As 10 moléculas de G3P (3 carbonos) são convertidas em 6 moléculas de

RuMP (5 carbonos). Estas são fosforiladas por 6 ATP’s regenerando finalmente as 6 moléculas de RuBP

Como vimos a “Fase Escura”depende indiretamente da luz pois o ATP e o NADPH produzidos na Etapa

Fotoquímica são necessários para que o Ciclo de Calvin possa ocorrer.

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

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

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

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.

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

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

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

QuimiossínteseQuimiossínteseBactérias quimioautotróficasRealizam 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

+ Energia

1. Conceito




5. Visão global




9. Dicas


11. Quimiossíntese

12. Questões

ExercíciosExercíciosResposta: D

Resposta: D

20. (UFMG) Observe o gráfico:

a) Por que as bactérias se concentram ao redor da alga?b) Por que deve ser esperada uma maior concentração de bactérias ao redor da Spirogyra quando ela for submetida à luz azul?

c) Que substância é fonte do gás produzido após a realização da fotossíntese pela Spirogyra? Como isso foi classicamente demonstrado?d) Que variável poderia ser introduzida no experimento, favorecendo uma maior concentração de bactérias ao redor da Spirogyra quando submetida à luz vermelha? Justifique.

Por ser aeróbica, necessita de O2 liberado pelas algas.

A taxa de fotossíntese em luz azul é maior, conseqüentemente haverá maior concentração de O2

Água, foi demonstrado utilizando-se o isótopo O18 ou oxigênio marcado.

Aumentar ligeiramente a temperatura ou a intensidade de luz. Em ambos os casos, a velocidade da fotossíntese aumentaria.

"Em um experimento verificou-se que a concentração de bactérias aeróbicas heterótrofas ao redor de um filamento de uma alga Spirogyra, exposta à luz vermelha, era maior que a concentração ao redor da mesma alga quando exposto à luz verde." Tendo como dados o gráfico, os resultados do experimentos e seus conhecimentos, explique:

ExercíciosExercícios(FEI-SP) Com relação à fotossíntese, qual a interpretação que se pode dar ao gráfico ao lado?

O gráfico mostra como a velocidade da fotossíntese varia em função da luz. Na ausência de luz não há fotossíntese; à medida que a intensidade de luz aumenta, a fotossíntese também aumenta. Porém, a partir de uma determinada intensidade de luz, a velocidade da fotossíntese mantém-se praticamente constante.

ExercíciosExercícios(FUVEST) Um fisiologista, trabalhando com uma montagem semelhante à da figura abaixo, posicionou a fonte luminosa a uma distância x do tubo de ensaio, atingindo o ponto de compensação fótico do vegetal.

a) Como passa a comportar-se o marcador do sistema nessa situação?

b) Aproximando-se a fonte luminosa da montagem, que gás passa a ser liberado no interior do tubo? Que processo metabólico é responsável pela produção desse gás?

O marcador permanecerá na mesma posição

Oxigênio – Fotossíntese

ExercíciosExercícios

Resposta: A


Resposta: c

Qua

ntida

de d

e CO

2 co

nsum

ida

na fo

toss

ínte

se

Intensidade Luminosa

Ponto de saturação luminosa

Ponto de compensação

luminoso


Resposta: C

UFMG 2008

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