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Aula fotossíntese quimiossíntese

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  • 1. FOTOSSÍNTESE
  • 2. ORGANELA RESPONSÁVEL
    • CLOROPLASTO
    • ENVELOPE: MEMBRANA EXTERNA e MEMBRANA INTERNA
    • TILACÓIDES
    • ESTROMA
  • 3.  
  • 4.
    • Conceito:
      • 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
  • 5. Fotossíntese
    • Quais organismos realizam fotossíntese?
      • Plantas
      • Algas
      • Cianobactérias
  • 6. CARACTERÍSTICAS GERAIS
    • A clorofila encontra-se nos tilacóides, onde ocorre a absorção da energia luminosa.
    • O conjunto de tilacóides cham-se granum, sendo o plural, grana.
    • No estroma não há participação da energia luminosa (clorofila está nos tilacóides) .
  • 7. Fotossíntese
    • As propriedades da luz
    • Luz: Radiação eletromagnética que se propaga em ondas.
    • A luz transporta “pacotes” de energia denominados Fótons .
    • A luz visível corresponde a uma pequena parte do espectro eletromagnético (400 a 700 nm) – luz violeta até vermelha .
    • A energia contida em cada fóton é inversamente proporcional ao comprimento de onda.
  • 8. Fotossíntese
  • 9. Fotossíntese
    • A clorofila e os pigmentos acessórios
    • Clorofila: Anel complexo com um átomo de
    • Magnésio no centro e uma cadeia carbônica
    • hidrofóbica.
    • Função: Absorção de energia luminosa
    • Dois tipos:
        • Clorofila a (3/4)
        • Clorofila b (1/4)
    • Absorvem luz azul e vermelha preferencialmente
    Cauda hidrofóbica
  • 10. Fotossíntese
    • A clorofila e os pigmentos acessórios
    Clorofila a = P 700 = 700 nm componente do Fotossistema I Clorofila b = P 680 = 680 nm componente do Fotossistema II
  • 11. Fotossíntese
    • A clorofila e os pigmentos acessórios
    • Pigmentos acessórios: Absorvem os fótons de comprimento de onda que a clorofila não consegue absorver.
      • ß (beta) caroteno
      • Ficoeritrina
      • Ficocianina
  • 12. Fotossíntese Célula clorofilada Membrana do tilacóide Esquema da molécula de clorofila Folha Granum Parede celular Cloroplasto Membrana externa Membrana interna Tilacóide Granum Estroma DNA Núcleo Vacúolo Cloroplasto Tilacóide Complexo antena
  • 13. Fotossíntese
    • A clorofila e a formação do complexo antena
  • 14. Fotossíntese
    • Visão global do processo fotossintético
  • 15. Fotossíntese
    • Etapa Fotoquímica “Fase clara” – (Produção de ATP e NADPH 2 )
  • 16. ETAPA FOTOQUÍMICA
    • Nesta etapa ocorre:
    • Produção de ATP ( a energia luminosa absorvida pela planta é transferida sob a forma de energia química para a molécula de ATP )
    • Fotólise da água ou Reação de Hill ( quebra da água pela energia luminosa)
    • Liberação do oxigênio para o meio a partir da quebra da molécula de água.
    • Formação de NADPH 2 ( os hidrogênios liberados pela quebra da molécula de água são captados pelo NADP )
  • 17. FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA
    • Nesta fase da etapa fotoquímica, os elétrons do Fotossistema I (constituído pela clorofila a P 700 , pigmento que absorve luz com comprimento de onda equivalente a 700nm ) são excitados pela energia luminosa.
    • Os elétrons são captados por um composto que atua como aceptor de elétrons denominado Ferredoxina .
    • A ferredoxina transfere os elétrons para uma cadeia de aceptores, sendo que durante o transporte dos elétrons eles liberam energia utilizada para a formação de ATP.
    • Os elétrons, agora com baixo nível de energia, retornam para a clorofila do fotossistema I.
  • 18. ESQUEMA DA FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA
  • 19. FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA
    • Nesta fase, os elétrons da clorofila são excitados pela energia luminosa e captados pela Ferredoxina.
    • Porém, esses elétrons não são transferidos para a cadeia de aceptores de elétrons como na fotofosforilação cíclica e sim, são captados pelo NADP que forma NADPH 2 ao receber os hidrogênios provenientes da fotólise da água .
    • Os elétrons, portanto, não retornam à clorofila do fotossistema I, cuja energia é reposta pelos elétrons da clorofila do fotossistema II ( clorofila b P 680, que absorve luz com comprimento de onda equivalente a 680 nm ).
    • Os elétrons da clorofila P 680 são repostos pela quebra da molécula de água ( fotólise da H 2 O ).
  • 20. ESQUEMA DA FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA Pq (PLASTOQUINONA), Pc ( PLASTOCIANINA ) e Fd ( FERREDOXINA ) são aceptores de elétrons
  • 21. ETAPA QUÍMICA
    • Ocorre no estroma, sem necessidade direta da luz .
    • Nessa etapa, há a participação do CO 2 que recebe os H 2 transportados pelo NADP ( na forma de NADPH 2 ) provenientes da fotólise da H 2 O.
    • Formação de carboidratos.
    • A energia para a realização das reações vem do ATP formado na etapa fotoquímica. Tais reações formam o chamado Ciclo de Calvin-Benson (Ciclo das Pentoses).
    • Tal ciclo se inicia pela ribulose difosfato que fixa o CO 2
    • A maior parte do carbono fixado na fotossíntese é convertido em sacarose e amido.
  • 22. Fotossíntese
    • Etapa Enzimática – “Fase Escura”
      • Produção de açúcares a partir de CO 2
      • 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
  • 23. Fotossíntese
    • Etapa Enzimática – Ciclo de Calvin
      • Dividido em 3 etapas
        • Fixação de CO 2
        • Produção de Açúcares
        • Regeneração da RuBP (Ribulose Bifosfato)
    Estroma
  • 24.  
  • 25. FATORES QUE INFLUENCIAM NA FOTOSSÍNTESE
    • FATORES EXTERNOS
    • Disponibilidade de CO 2
    • Temperatura
    • Luminosidade
    • Ponto de compensação fótico
    • FATORES INTERNOS
    • Disponibilidade de pigmentos ( clorofila )
    • Disponibilidade de enzimas e cofatores
    • Disponibilidade de cloroplastos
  • 26. Fotossíntese
    • Fatores limitantes da atividade fotossintética
    Temperatura Taxa relativa de fotossíntese Desnaturação de enzimas 10˚ 20˚ 40˚ 60˚ Intensidade luminosa Taxa relativa de fotossíntese Concentração de CO 2 Taxa relativa de fotossíntese Intensidade luminosa alta Saturação das enzimas rubisco Saturação dos fotossistemas Valor ótimo para atuação da Rubsico Quantidade de CO2 consumida na fotossíntese Intensidade Luminosa Taxa de respiração Taxa de fotossíntese Ponto de saturação luminosa Ponto de compensação luminoso
  • 27.
    • DISPONIBILIDADE DE CO 2
    • O CO 2 (gás carbônico ou dióxido de carbono) é o substrato empregado na etapa química como fonte do carbono que é incorporado em moléculas orgânicas. As plantas contam, naturalmente, com duas fontes principais de CO 2 : o gás proveniente da atmosfera, que penetra nas folhas através de pequenas aberturas chamadas estômatos, e o gás liberado na respiração celular.
    • Sem o CO 2 , a intensidade da fotossíntese é nula. Aumentando-se a concentração de CO 2 a intensidade do processo também se eleva. Entretanto, essa elevação não é constante e ilimitada. Quando todo o sistema enzimático envolvido na captação do carbono estiver saturado, novos aumentos na concentração de CO 2 não serão acompanhados por elevação na taxa fotossintética.
  • 28.
    • Na etapa química, todas as reações são catalisadas por enzimas, e essas têm a sua atividade influenciada pela temperatura.
    • De modo geral, a elevação de 10 °C na temperatura duplica a velocidade das reações químicas.
    • Entretanto, a partir de temperaturas próximas a 40 °C, começa a ocorrer desnaturação enzimática, e a velocidade das reações tende a diminuir.
    • Portanto, existe uma temperatura ótima na qual a atividade fotossintetizante é máxima, que não é a mesma para todos os vegetais.
    TEMPERATURA
  • 29.
    • Quando uma planta é colocada em completa obscuridade , ela não realiza fotossíntese. Aumentando-se a intensidade luminosa, a taxa da fotossíntese também aumenta. Todavia, a partir de um certo ponto, novos aumentos na intensidade de iluminação não são acompanhados por elevação na taxa da fotossíntese.
    • A intensidade luminosa deixa de ser um fator limitante da fotossíntese quando todos os sistemas de pigmentos já estiverem sendo excitados e a planta não tem como captar essa quantidade adicional de luz. Atingiu-se o ponto de saturação luminosa.
    • Aumentando-se ainda mais a intensidade de exposição à luz, chega-se a um ponto a partir do qual a atividade fotossintética passa a ser inibida. Trata-se do ponto de inibição da fotossíntese pelo excesso de luz.
    LUMINOSIDADE
  • 30.
    • O ponto de compensação luminoso é o momento em que a velocidade da fotossíntese e da respiração são iguais .
    • Durante o ponto de compensação luminoso, os dois processos se tornam inativos, pois a glicose e o oxigênio (O 2 ) sintetizados pela fotossíntese é absorvido pela respiração. E o dióxido de carbono (CO 2 ) sintetizado na respiração é absorvido na respiração.
    • Ainda assim, as plantas com o ponto de compensação luminoso alto, possuem a intensidade da fotossíntese maior que a intensidade da respiração. O que quer dizer que a glicose e o oxigênio são mais produzidos do que absorvidos, resultando no desenvolvimento da planta.
    PONTO DE COMPENSAÇÃO FÓTICO
  • 31. Fotossíntese
    • Dicas 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 CO 2
      • 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.
  • 32. Fotossíntese Bacteriana (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 (H 2 S). Neste processo há produção de enxofre e não gás oxigênio.
    • São anaeróbias estritas pois o O 2 inibe a produção de pigmentos fotossintéticos.
    Fonte de Carbono Fonte de energia Doador de elétrons CO 2 Luz do sol H 2 S CO 2 + 2 H 2 S + Luz  CH 2 O + 2 S + H 2 O
  • 33. Quimiossíntese
    • Bactérias quimioautotróficas
    • Realizam oxidação de compostos inorgânicos como fonte de energia para a síntese de substâncias orgânicas a partir do CO 2
    • Nitrosomonas sp.
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    • 2NH 3 + 3O 2  2NO 2 + 2H 2 O + 2 H+ + Energia
    • Nitrobacter sp.
    • _ _
    • 2NO 2 + O 2  2NO 3 + Energia
    CO 2 + H 2 O + Energia -> Compostos Orgânicos + O 2 + Energia

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