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  • 1. FotossínteseSeres autotróficos – produzem as moléculas orgânicas a partir de material inorgânicoAs plantas são fotoautotróficas – porque usam a luz como fonte de energia para produzirem moléculasorgânicas a partir de material inorgânico. A este processo chama-se fotossíntese. Além das plantas,a fotossíntese ocorre nas algas (incluindo alguns protistas) e nalguns procariotas.Todos os tecidos verdes têm clorofila (pigmento verde), mas as folhas são os locais onde se efectua afotossíntese por excelência. Os cloroplastos existem sobretudo nas células do mesófilo (tecido verde no interior dafolhas). CO2 ( dióxido de carbono) entra na folha e o O2 (oxigénio) saí desta por poros microscópicos chamados estomas. Uma célula típica do mesófilo tem cerca de 30 a 40 Os Cloroplastos são os organito onde ocorre a fotossíntese. O cloroplasto é constituído por uma dupla membrana, pelo estroma, pelas membranas dos tilacóides que formam o grana e intergrana. A clorofila existe nas membranas tilacoidais.
  • 2. A equação geral da Fotossíntese numa forma simplificada:Papel da moléculas de água na Fotossíntese – A libertação do oxigénioda fotossíntese provem da água e não do dióxido de carbono A Fotossíntese é um processo redox em que a água é oxidada e dióxido de carbono é reduzido
  • 3. A fotossíntese é um processo constituídopor duas partes. A primeira parte chama-seReacções luminosas da fotossíntese(ocorre nos tilacoides) e a segunda parte oCiclo de Calvin (que ocorre no estroma)As reacções luminosas da fotossínteseconvertem a energia solar em energia química – ATP e NADPHNestas reacções é libertado oxigénioNo ciclo de Calvin é que se formam osAçúcares. Esta etapa inicia-se com a incorporação de CO2 (fixação do carbono)Este ciclo reduz o CO2 a hidratos decarbono por adição de electrões.O poder redutor destas reacções provem do NADPH Para se formarem os açúcares no Ciclo de Calvin é necessário também Energia que provem do ATP G3P –gliceraldeído3 fosfato uma Triose fosfato.
  • 4. Luz Solar A luz é uma forma de energia conhecida como Energia electromagnética, também chamada radiação. Além das propriedades ondulatórias (c.d.o. ou λ) a radiação electromagnética tem propriedades corpusculares, que se denominam fotões ou quanta A zona do espectro da luz mais importante para a vida na Terra é a banda estreita entre 380nm e 750nm, chamada luz visívelVelocidade da luz – C = 2,99x1010 cm/segλ = comprimento de onda da luz c.d.o. Energia de um fotão (E) c = λv E = hv h- cont. de Planck 6,62x10-34 Joules.seg v- frequência (nº de ondas por segundo) E = hc A energia de cada fotão é inversamente proporcional ao c.d.o. da luz. λQuando a luz encontra a matéria 3 coisas podem acontecer:A luz é reflectida ou transmitida ou absorvida.As substâncias que absorvem a luz visível chamam-se pigmentosA clorofila absorve a luz vermelha e azul e transmite e reflecte a verde.
  • 5. Quando uma molécula absorve um fotão, um dos electrões é elevado a uma orbital quetem maior potencial energético (estado excitado).Este estado é instável e a molécula tende a retomar o seuestado fundamental, no processo é emitido luz (fluorescência) e calor. A fluorescência tem c.d.o. maior e portanto menos energia que a luz que excitou o pigmento. A clorofila iluminada no seu ambiente nativo não perde a energia dos electrões pois ao pé dela existem moléculas que captam os electrões com elevada energia (aceitador primário de electrões). 1º passo da fotossíntese - a clorofila absorve um fotão passa a energia a um aceitador primário de electrões. A clorofila fica oxidada (fotooxidação da clorofila) e o aceitador fica reduzido. Fotossistema: 1- complexo antena 2- centro de reacção; 3- aceitador primário de electrões.A clorofila a e b e os carotenos existem em grande quantidadenos tilacóides, formam o complexo antena. Contudo só um par de clorofila aé que está implicado nas reacções luminosas doando os seus electrõesao aceidator primário de electrões. A localização destas moléculas declorofila a especializadas no contexto antena denomina-se centro de reacção(reaction center).
  • 6. Há 2 fotossistemas: O Fotossistema I – o par de clorofila a do centro de reacção absorve melhor a luz de 700nm- P700 O Fotossistema II - o par de clorofila a do centro de reacção absorve melhor a luz de 680m- P680TRANSPORTE CÍCLICO DE ELECTRÕES:O centro de reacção P700 quando absorve um fotão reduz a Ferredoxina Fd e passa o electrão a umtransportador de electrões a plastoquinona. Esta passa o electrão ao complexo de citocromos. O electrãocontinua na sua “descida” redox passa pela plastocianina o último agente redox que devolve o electrão à clorofilado centro activo P700. No transporte ciclico de elctrões há a formação de ATP (fosforilação cíclica)RESUMO:Na cadeia de transporte de electrões cíclicasó o fotossistema I P700 é que actuaRegenera ATP – Há fotofosforilaçãoNão é produzido NADPH nem Oxigénio
  • 7. TRANSPORTE ACÍCLICO DE ELECTRÕES (esquema em Z) O dador de electrões desta cadeia é a água. Os electrões passam através de uma série de transportadores de electrões que são progressivamente mais electronegativos. A elevada energia dos electrões provém da luz.Pheo- feofitina – clorofila a desprovidade Mg é o aceitador primário deelctrões do P680 (fotossistema II)QA,QB – moléculas especiais deQuinona; PQ – plastoquinona;Cyst complexo de citocromosFeS - ferrosulfoproteínaPC – plastocianinaA0 – aceitador primário do P700(fotossistema I)A1 – aceitador secundário do P700FNR- ferredoxina –NADP redutaseFx, FA/FB – ferrosulfoproteínas, FD- ferredoxina
  • 8. A enzima ATP sintaseO gradiente de protões , o gradiente de pH, através das membranas dos tilacoides é substâncial.Quando os cloroplastos são iluminados o pH no compartimento dos tilacoides desce a cerca de pH 5,enquanto no estroma aumenta para pH 8. Uma diferença de 3 no pH é cerca de 1000 vezes naConcentração hidrogeniónica. pH = log 1 (H+)
  • 9. Ciclo de Calvin – no estroma do cloroplasto Fixação do Carbono PGA – ácido fosfoglicérico ou 3fosfogliceratoGasto de Energia e reacçõesredoxFormação de 1 moléculaDe G3P – Gliceraldeído-3-Fosfato (triose fosfato)Regeneração da RuBP(ribulose bifosfato)
  • 10. Fixação do CO2 Enzima responsável por esta reacção Ribulose 1,5 bisfosfato Carboxilase (Rubisco) RuBP + CO2 → 3-ceto-2-carboxi arabinitol1,5bisfosfato →2 moléculas de 3 fosfoglicerato (PGA) 5C 1C 6 C (instável) 3C A rubisco funciona também como oxigenase os produtos da reacção são 1 PGA e 1 Fosfoglicolato (Início de Fotorespiração) 3C 2CEm dias de sol quente e Rubisco L8S8seco as folhas tem os estomas LSU em verde e azulfechados, a rubisco funciona SSU em amarelo e violetacomo oxigenase pois tempouco CO2 disponível LSU Subunidade grande da rubisco SSU subunidade pequena da rubisco
  • 11. Plantas C3 e Plantas C4 Epiderme Parênquima paliçada Feixe vascular Parênquima lacunar Células guarda Epiderme Plantas C4 estão adaptadas Estoma Células do mesófilo a climas secos e quentes Folha C3 Células da bainha do feixe Feixe vascular cloroplastos Estoma Células guardaChamam-se plantas C3 porque o primeiro composto Folha C4 Células da bainhaestável após fixação do CO2 tem 3 carbonos o PGA – Células do mesófilo do feixeo Fosfoglicerato.PEP- fosfoenolpiruvatoPlants C4 a fixação de CO2 é feita pela PEPcarboxilase, resultando um composto com 4 carbonos ooxaloacetato e seguidamente o malato (nas cél. Do mesófilo)Nestas plantas o ciclo de Calvin funciona nas célulasda bainha do feixe onde o malato liberta CO2 paraser utilizado pela Rubisco
  • 12. Fim• Os vasos condutores exportam sacarose produzida nos tecidos verdes. A Respiração nas Mitocôndrias degradam cerca de 50% dos Hidratos de Carbono produzidos na fotossíntese para obter ATP.• Os restantes 50% de Hidratos de carbono são convertidos em outras moléculas tais como lípidos e aminoácidos e outros hidratos de carbono como a celulose.• A celulose é a molécula orgânica mais abundante das plantas e provavelmente a mais abundante na superfície do nosso planeta.• O excesso de matéria orgânica é armazenado essencialmente em raízes, tubérculos, e frutos sob a forma de amido, proteínas e gorduras.