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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
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
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
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
FotossínteseFotossíntese1. 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
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 preferencialmenteCauda
hidrofóbica
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
FotossínteseFotossínteseA clorofila e os pigmentos acessórios
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
FotossínteseFotossínteseA clorofila e os pigmentos acessórios
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
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
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
FotossínteseFotossíntese
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
FotossínteseFotossíntese
FotossínteseFotossínteseA clorofila e a formação do complexo antena
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
FotossínteseFotossínteseVisão global do processo fotossintético
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
FotossínteseFotossínteseEtapa Fotoquímica “Fase clara” – (Produção de ATP e NADPH2)
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
FotossínteseFotossíntese
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
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
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
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
FotossínteseFotossínteseEtapa Enzimática – Ciclo de Calvin
Dividido em 3 etapas
1. Fixação de CO2
2. Produção de Açúcares3. Regeneração da RuBP (Ribulose Bifosfato)
Estroma
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
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
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
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
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
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
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
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
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
QuimiossínteseQuimiossínteseBactérias quimioautotróficas
Realizam 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 CO2 + H2O + Energia → Compostos Orgânicos + O2
+ Energia
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
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
ExercíciosExercícios
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
ExercíciosExercícios
Resposta: C
UFMG 2008