Fotossíntese

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Fotossíntese

  1. 1. FACULDADE EVANGÉLICA DE GOINÉSIA CURSO DE AGRONOMIA Fotossíntese Professora: Joseanny Cardoso da Silva Pereira Disciplina: Fisiologia vegetal aplicada II
  2. 2. O que é fotossíntese? Conjunto de reações químicas H2O oxidação CO2 redução 19:52:46 É uma reação de oxirredução!
  3. 3. O que significa a palavra fotossíntese? Foto = luz Síntese = síntese “Síntese por meio da luz” 19:52:46
  4. 4. Onde a fotossíntese ocorre? Parede celular Folha Célula clorofilada Núcleo Vacúolo Cloroplasto Tilacóide Membrana externa Membrana interna Esquema da molécula de clorofila Complexo antena Tilacóide DNA Granum Cloroplasto Estroma Granum Membrana do tilacóide
  5. 5. Para a fotossíntese ocorrer, os pigmentos absorvem a luz! Organossolúveis Hidrossolúveis Ficobilinas Algas pardas e cianobactérias 19:52:46
  6. 6. Para a fotossíntese ocorrer, os pigmentos absorvem a luz! 19:52:46
  7. 7. A luz 19:52:46
  8. 8. Espectro de radiação e luz visível O espectro eletromagnético é composto por ondas eletromagnéticas de diferentes comprimentos. Abrange a faixa de 0,001 nm (raios gama), de alto poder energético, até ondas maiores do que 10000 nm (ondas de rádio), mas de menor energia. 19:52:46
  9. 9. Comprimento da onda A luz se propaga no espaço na forma de ondas eletromagnéticas A propagação se dá na forma de pacotes de luz chamados fótons ou quanta A energia de um fóton é inversamente proporcional ao comprimento de onda (E = 1/λ) 19:52:46
  10. 10. Se cada fóton, contém uma quantia de energia, como calcular a energia de um fóton? A energia de um fóton é dada pela equação: E = h.C/λ • E = energia do fóton em joules, calorias ou outras unidades • h = constante de Planck (6,625x10-34 J.s) • C = velocidade da luz = 317 nm = 300000 Km s-1 • λ = comprimento da onda em nanômetros 19:52:46
  11. 11. Vamos trabalhar galera: Calculem a energia de um fóton Calcular a energia de um fóton e de um mole fótons da luz vermelha. Pico de absorção da clorofila “in vivo” em λ = 680 nm Usando a equação E = h.C/λ, sendo: h = constante de Planck (6,625x10-34 J. s) λ = pico de absorção da clorofila “in vivo” C = velocidade da luz = 300 000 Km s-1 = 3 x 108 m s-1 1 nanômetro = 1 x 10-9 m 19:52:46
  12. 12. Vamos ver quem acertou? Calcular a energia de um fóton e de um mole fótons da luz vermelha. Pico de absorção da clorofila “in vivo” em λ = 680 nm E = 6,625 x 10-34 J s . 3 x 108 m s-1/680 x 10-9 m E = 19,875 x 10-17 J m/680 x 10-9 m E = 2,9228 x 10-19 J 19:52:46
  13. 13. Absorção de luz pelos pigmentos Cada tipo de pigmento apresenta máximo de absorção de luz 19:52:46 em determinado comprimento de onda
  14. 14. Absorção de um fóton pelo átomo do pigmento K 19:52:46 L N M K L N M K L N M
  15. 15. Todos os e- da clorofila são excitados pela luz? Não, somente os elétrons na região destacada! 19:52:46
  16. 16. O e- excitado da clorofila tem 3 possíveis destinos: 1º: Fluorescência: a energia pode dissipada na forma de calor ou para alguma combinação de calor e luz de comprimento de onda mais longo. 2º: Transferência de energia por ressonância: a energia pode ser transferida de uma molécula de clorofila para outra vizinha, excitando essa molécula e permitindo a 1ª molécula de clorofila voltar ao estado normal. 3º: Utilização da energia luminosa para os processos fotoquímicos da fotossíntese (doação do elétron proveniente da molécula de água para um aceptor denominado NADP. 19:52:46
  17. 17. Onde ficam localizadas as moléculas de clorofila? Nos fotossistemas! Organização e posicionamento bem definidos na membrana do tilacóide. É nos fotossistemas que acontece parte da 1ª etapa da fotossíntese, denominada etapa FOTOQÚIMICA. 19:52:46
  18. 18. A etapa fotoquímica ocorre nos tilacóides 19:52:46
  19. 19. Antena coletora de luz A captura de luz é realizada por conjuntos de pigmentos absorvedores da radiação luminosa, organizados na estrutura denominada antena. 19:52:46
  20. 20. Fotossistemas Complexos responsáveis pela captação da energia. Transferência de energia é eficiente! ≈ 95 a 99% dos fótons absorvidos 19:52:46
  21. 21. Centros de reação Todos os pigmentos dentro dos fotossistemas são capazes de absorver fótons, mas apenas um par de moléculas de clorofila em cada fotossistema realmente utiliza esta energia nas reações fotoquímicas. 19:52:46
  22. 22. Quais são as diferenças entre o PSII e PSI? Comprimento de onda 19:52:46
  23. 23. Quais são as diferenças entre o PSII e PSI? 19:52:46 Localização
  24. 24. Quais são as diferenças entre o PSII e PSI? Função 19:52:46
  25. 25. Qual é a função da fase fotoquímica? Para cada CO2 fixado, ocorre a produção de: 3 ATP 2 NADPH Estas substâncias, produzidas nos tilacóides, cuja energia para produção veio da luz, deslocarão para o estroma do cloroplasto onde ocorrerá a fixação ou assimilação do CO2. Subproduto: 19:52:46
  26. 26. Como são formados o ATP e o NADPH? PSII 19:52:46 PC PSI FNR
  27. 27. O transporte cíclico de e- forma somente ATP 19:52:46
  28. 28. Alguns herbicidas bloqueiam o fluxo de e- 19:52:46
  29. 29. Onde fica „armazenada‟ a energia capturada? Ligações para onde vai a energia dos fótons. A quebra dessa ligações libera elétrons de alta energia! 19:52:46
  30. 30. Agora vamos ver a última etapa da fotossíntese! 19:52:46
  31. 31. Fase bioquímica v v v 19:52:46
  32. 32. Fixação do CO2 nas plantas C3 19:52:46
  33. 33. Fase bioquímica 19:52:46
  34. 34. Reação de carboxilação nas plantas C3 O 1º intermediário estável é o 3-fosfoglicerato, que possui três carbonos. 19:52:46
  35. 35. Diferenças entre plantas C3 e C4 Anatomia foliar 19:52:46
  36. 36. Diferenças básicas entre plantas C3 e C4 Mecanismo de fixação ou redução de CO2 19:52:46
  37. 37. Fixação do CO2 nas plantas C3 19:52:46
  38. 38. Fotorrespiração O2 O2 19:52:46 O2 O2 CO2 CO2 O2 CO2 CO2 CO2
  39. 39. Fotorrespiração Perda de CO2 na presença de luz = redução da eficiência fotossintética. 19:52:46
  40. 40. Fotorrespiração Atuação conjunta de três organelas! Ver se o vídeo funciona http://200.156.70.12/sme/cursos/index.ph p?intModulo=5&intAula=30&intPagina=9&in tDisciplina=5&intCurso=1 19:52:46
  41. 41. Porque a fotorrespiração acontece? Não se sabe precisamente. Evidências experimentais Tem demonstrado que a fotorrespiração poderia servir como um caminho de defesa do aparelho fotossintético Quando os estômatos se fecham em condições de estresse hídrico. 19:52:46 Principalmente em plantas expostas
  42. 42. Porque a fotorrespiração acontece? Etapa bioquímica da fotossíntese 2 NADPH e 3 ATP Fotorrespiração 4 NADPH e 7 ATP Para cada molécula de CO2 fixada ou liberada 19:52:46
  43. 43. Fixação do CO2 nas plantas C4 Plantas C4: o primeiro composto fixado possui 4 carbonos Célula do mesófilo Regeneração Célula da bainha 2 ATP Piruvato Ciclo de Calvin Fosfoenopiruvato Oxaloacetato Descarboxilação Malato Carboxilação Malato As reações C3 e C4 são separadas espacialmente 19:52:46
  44. 44. Gasto energético das plantas C3 e C4 para fixar o CO2 Planta C3 Planta C4 19:52:46 Custo energético total na fixação de uma molécula de CO2 3 ATP 2 NADPH 5 ATP 2 NADPH
  45. 45. Comparação entre plantas C3 e C4 19:52:46
  46. 46. Mecanismo de fixação do CO2 nas plantas CAM Plantas CAM: Metabolismo ácido das crassuláceas Durante a noite Durante o dia amido Fosfoenol piruvato amido Ácido málico Ácido málico Enzima málica oxaloacetato malato Estômato fechado! Estômato aberto! As reações C3 e C4 são separadas temporalmente. 19:52:46
  47. 47. Exemplos de plantas CAM 19:52:46
  48. 48. Mecanismo de fixação do CO2 em plantas C3, C4 e CAM 19:52:46
  49. 49. Quais são as vantagens da planta C4 em relação às plantas C3? Enzima PEPcase Enzima Rubisco O2 CO2 e O2 Inibida de 20 a 40% pelo O2 Afinidade da rubisco pelo CO2 diminui 19:52:46 Plantas C3: rubisco equivale a + de 50% das proteínas solúveis Plantas C4: 10-25% PEPcase: 10% das proteínas solúveis. Gasto máximo de 35% do nitrogênio foliar para síntese das enzimas (C4). C3 = 50%
  50. 50. Ponto de compensação por CO2 Definido como a concentração de CO2 na qual há um balanço entre a FB e a respiração 19:52:46
  51. 51. Fotossíntese em função da intensidade de luz Pleno sol (meio dia, claro, sem nuvens) Nublado (ao meio dia) 250-300 19:52:46
  52. 52. Como as trocas gasosas são influenciadas pela temperatura em plantas C3 e C4? Fotossíntese, fotorrespiração e respiração ocorrem simultaneamente Respiração 19:52:46 C4: condutância estomática baixa, fotossíntese não é reduzida. C3: aumento da resistência estomática, limita a fotossíntese.
  53. 53. Como as plantas C3 e C4 respondem fotossinteticamente ao aumento da concentração de CO2? Luz Umidade Fertilidade CO2 19:52:46 Plantas C4: respondem muito pouco Plantas CAM: não respondem ou respondem muito pouco
  54. 54. Now you!
  55. 55. Now you! ENADE, 2004

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