FISIOLOGIA COMPARATIVA DA RESPIRAÇÃO RESPIRAÇÃO NA ÁGUA E A TRANSIÇÃO PARA RESPIRAÇÃO TERRESTRE.
Fotossintese e respiração
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Fotossíntese e Respiração
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Fotossíntese x Respiração
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Fotossíntese
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Bactérias
vermelhassulfurosascianobactérias
Plantas verdes
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Histórico• Aristóteles: plantas obtém alimento diretamente do solo
• Jan B. van Helmont (1577-1644): 1a evidência de que nãosó o solo alimenta...
– Experimento com salgueiro por 5 anos anos, plantadoem vaso e só “alimentado” com água. Ganhou quase75kg, enquanto o solo perdeu apenas 57 gramas.
– Conclui que “só a água é que alimenta a planta...”
Final do século 18 : pastor/cientista inglês J. Priestley:restaura o ar da queima de uma vela com uma planta.
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Histórico• Jan Ingenhousz, médico holandez, em 1796: sugere que o
CO2 é quebrado na fotossíntese para produzir carbono eoxigênio.
CO2 + 2H2O (CH2O) + O2
Início da década de 1930, Van Niel: estudando bactérias
vermelhas fotossintéticas põe em dúvida essa teoria:
CO2 + 2H2S (CH2O) + H2O + 2S
luz
luz
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Equação genérica para afotossíntese
CO2 + 2H2A (CH2O) + H2O + 2A
Algas e plantas verdes 2H2A = água,Ou seja, a água é a fonte de oxigênio da fotossíntese!
Proposta do início de 1930,Comprovada mais tarde usando H2
18O para determinar ocaminho percorrido pelo oxigênio da água
luz
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FOTOSSÍNTESE
Caminho pelo qual a ENERGIA penetra na biosfera
Responsáveis: plantas, algas superiores e
cianobactérias
Depende da luz visível!!- grande parte da luz que chega a terra está “no visível”
- Só os λ no visível excitam a clorofila
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Natureza ePropriedades
da Luz
Luz azul
450nm
660nm
Comprimento de onda (nm)
Luz vermelha
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Por que a luz visível foi “escolhida”?
Fenômenos que dependem dessa luz:• Visão
• Fototropismo• Fotoperiodismo
• Fotossíntese
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PIGMENTOS FOTOSSINTÉTICOS
- clorofilas, carotenóides e ficobilinas(clorofilas b, c e d; carotenóides e ficobilinas são pigmentos
acessórios)
• diferentes pigmentos absorvem os diversos λ
A clorofila absorve em que faixa ?
região do vermelho, violeta e azul do espectroOnde se localiza ?
nas membranas dos tilacóides
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Comprimento de onda (nm)
carotenóidesficocianina
ficoeritrina
A b s o r b
â n c i a
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Cauda hidrofóbica
Anel porfirínico
Na clorofila b, há umasubstituição aqui por CHO
clorofila a
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cutículaepiderme
mesófilo
mesófilo
estômatoXilema efloemma
Cortetransversal
cloroplasto
vacúolo
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Membranaexterna
Membranainterna
Espaço intermembrana
Membrana do
tilacóide
estromaFolha
Epiderme superior
Epiderme inferior
Cloroplasto
Granum
lúmen do
tilacóide
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FotossínteseOs vegetais utilizam ENERGIA LUMINOSA para
produzir AÇÚCAR
6CO2 + 12H2O ⇒ C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Mas como ocorre?
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Etapas da Fotossíntese
(1) Reações Luminosas
(2) Reações de Carboxilação
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A captação da Energia da LUZ
luzFeita pelos
FOTOSSISTEMAS I e II
• De 250 a 400 moléculas de pigmentos
+ aceptores de e- organizados em cadafotossistema;
Dentro dos fotossistemas, as moléculas declorofila estão ligadas à proteínas;
• Fotossistema I ⇒ P700
• Fotossistema II⇒ P680
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estromaLamela doestromaLamela dograna
Fotossistema I
Fotossistema II
ATP sintase
Complexocitocromo bf
lúmen
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Fotossistema I
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fotofosforilaçãoATP
PSI
PSII
Fotólise da água
plastocianina
plastoquinona
ferredoxina
Um gradiente eletroquímicoé formado e gera ATP
NADPredutaseFotossistema II
Fotossistema I
Direção do fluxo de elétrons
P o t e
n c i a
l r e
d o x
( m
V )
Luz
Luz
F
o t o f o s f
o r i l a ç ã o
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A fotofosforilação pela ATPsintase
estroma
lúmen
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Fotofosforilação cíclica
Fotossistema I Cadeia redox
ADP + Pi
fótons
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(1) Reações Luminosas
a. Clorofila absorve luz ⇒ fluxo de elétrons
b. Parte da E desses e - é transformada em E química (ATP)
c. Parte da E luminosa é usada para a fotólise da água,liberando O2
d. H da H2O combina-se com NADP+⇒ NADPH + H+
Assim: E elétrica⇒ E química
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(2) Reações de Carboxilação
• Fixação do CO2 (no estroma) através dociclo de Calvin produzindo glicose(ATP e NADPH não podem ser armazenados...)
• Utiliza produtos da fase luminosa
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O ciclo de Calvin
2 3-fosfoglicerato (3C)
1,3 bifosfogliceratoGliceraldeído3 -fosfato
Sacarose
ouamido
Redução
Ribulose 1,5-bifosfato (5C)
Carboxilação
Regeneração
(RUBISCO)transporte
reserva
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Cél. do mesófilo
Bainha do feixe
Tecido vascular
estômato
Cél. do mesófilo
Bainhado feixe
açúcar
Tecidovascular
ar
Plantas C4
Precisam de 5 ATPs para cada CO2fixado, contra 3 das C3, mas
A fotorrespiração em plantas C4 é quase
ausente, enquanto nas C3 pode chegar aconsumir até a 50% do C fixado...
CAM b li á id lá
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Noite
Dia
Dia açúcares
Ciclo de
Calvin
piruvato
Noite
crassulácea
CAM; metabolismo ácido crassuláceo
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Fotossíntese x Respiração• Fotossíntese (F): processo anabólico e endotérmico
• Respiração (R): processo catabólico e exotérmico
Durante o dia: plantas respiram e fotossintetizam,a noite só respiram...
A planta cresce se a F é > R.
A intensidade de F tem limite?
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Fotossíntese x Respiração
Intensidade
luminosa
Taxa
fotossíntese
respiração
Ponto decompensação fótico