a FISIOLOGIA E NUTRIÇÃO DA VIDEIRA - eno16. 8 - Fotossíntese _(Fotoquímica_).pdf · Fotossíntese

  • View
    218

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of a FISIOLOGIA E NUTRIÇÃO DA VIDEIRA - eno16. 8 - Fotossíntese _(Fotoquímica_).pdf ·...

  • a

    FISIOLOGIA E NUTRIO FISIOLOGIA E NUTRIO DA VIDEIRADA VIDEIRA

    aaa

    Fotossntese (Fase Fotoqumica) Fotossntese (Fase Fotoqumica)

    Prof. Leonardo Cury Prof. Leonardo Cury

    Fotossntese (Fase Fotoqumica) Fotossntese (Fase Fotoqumica) Fase ClaraFase Clara

    Bento Gonalves, 20 de abril de 2011 1

  • Fotossntese

    A vida na terra depende direta ou indiretamente da energia solar;

    O nico processo biolgico que pode captar esta energia fixando carbono a fotossntese;

    A maior frao dos recursos energticos atualmente disponveis (biomas recentes ou ancestrais), dependem da atividade fotossinttica;

    Aproximadamente 100 bilhes Mg de carboidratos ano-1 so produzidos pelos

    2

    Aproximadamente 100 bilhes Mg de carboidratos ano-1 so produzidos pelos organismos fotossintetizantes;

    Equivalente a

  • Fotossntese - HistricoAristteles e outros filsofos gregos:

    SOLO PLANTAS ANIMAIS(1577-1644) Van Helmont

    GUA PLANTA(1771) Joseph Priestley

    Planta purifica o ar da combusto de uma vela (O2);

    (1796) Jan Ingenhousz

    3

    (1796) Jan Ingenhousz

    Sugeriu o CO2 como fonte de carbono;

    Inferiu a teoria: CO2 + H2O + Luz (CH2O) + O2(> 1930) Van Niel (graduando);

    Estudando bactrias sulfurosas desafiou a teoria existenteSugeriu: CO2 + 2H2O + Luz (CH2O) + H2O + O2

    (Hoje) 6CO2 + 6H2O + Luz C6H12O6) + 6O2(Excitao da clorofila pela luz culminando na sntese de ATP e NADPH)

  • Fotossntese

    4

    A Fotossntese um conjunto de reaes qumicas que resulta na produo de acares a partir de gs carbnico e gua, tendo como fonte de energia a luz

    solar. Essa energia captada por pigmentos, como a clorofila, que transferem-na para ligaes em compostos orgnicos.

  • Fotossntese x RespiraoFotossntese x Respirao

    Fotossntese

    5

  • Fotossntese

    Floema

    Xilema

    6

    H2O CO2

    H2O e minerais

    Sacarose

  • Fotossntese

    Mais ativa no mesfilo foliar (parncquimalacunoso) presentes os cloroplastos e as clorofilas;

    A planta utiliza energia solar para oxidar a gua liberando o oxignio e reduzindo o CO2;

    7

    Produz grandes compostos carbonados (fixao de carbono e produo de carboidratos);

    A reao de fixao de carbono ocorre nos tilacides.

  • Estrutura do cloroplasto

    8

  • Estrutura do cloroplasto

    9

  • Estrutura do cloroplasto

    10

    (PS I)

    (PS II)

  • Estrutura do cloroplasto

    A fotossntese ocorre nos tilacides (membrana interna dos cloroplastos (estroma));

    Os compostos resultantes da fotossntese so ATP e NADPH utilizados na reduo de acares (fixao de carbono)

    11

    (fixao de carbono)

  • Fotossntese

    12

  • Reaes Luminosas

    13

    Espectro da energia Luminosa

  • Relaes Luminosas

    Luz como fonte de energia primriaLuz como fonte de energia primria

    Partcula e onda (eletromagntica transversal);

    Comprimento de onda corresponde distncia entre dois picos ();

    Freqncia a quantidade de picos em um dado tempo;

    Luz = fton e cada fton produz energia (quantum)

    14

    Luz = fton e cada fton produz energia (quantum)

  • Relaes LuminosasLuz como fonte de energia primriaLuz como fonte de energia primria

    Radiao fotossinteticamente ativa (RFA):Luz visvel (380 700 nm);Maior fotossintetizao nos comprimentos de onda do azul (430 nm) e do vermelho (660 nm)

    15

    Baixa energia

    Alta energia

  • Reaes Luminosas

    16

    Teoria quntica

  • Relaes Luminosas

    De acordo com a Teoria Quntica (Max Planck, 1900):

    A luz transmitida como onda e absorvida como partcula (fton);

    E = h.v = h.(c/)

    E = energia de um fton;

    17

    E = energia de um fton;

    h = 6,626 x 10-34 J s-1;

    v = freqncia (c/);c = velocidade da luz (3,0 x 108 m.s-1);

    = comprimento de onda.

  • Relaes Luminosas

    Pela Lei de Equivalncia Fotoqumica de Einstein:

    Uma molcula apenas reagir aps ter absorvido a energia de um fton.

    18

  • Relaes Luminosas

    19

  • Relaes Luminosas

    S0

    S1

    S0

    S1

    S1

    T2

    S2

    20

    S1 significa singlet (singleto), gira no mesmo sentido que antes do estmulo

    somente aumentando seu nvel energtico (mesmo spin).

    S2

    T significa triplet, quando o eltron excitado passa para um nvel energtico maior girando no sentido contrrio ao

    estado inicial (spin contrrio).

  • Relaes Luminosas

    S1

    S0

    S2

    Calor

    Luz vermelha (fluorescncia)

    21

    Quando o eltron absorve energia (luz (fton)), este passa automaticamente para um estgio mais energtico sofrendo excitao (S2);

    Aps perder calor (energia) este passa para S1, retornando ao S0 ao emitir fluorescncia (luz vermelha); Chl + hv (fton) = Chl* (clorofila triplet), de maior energia, a qual muito instvel e libera energia na forma de calor.

    Perda de Calor

  • Relaes LuminosasQuatro rotas de liberao de energia (Quatro rotas de liberao de energia (ChlChl*)*)

    1) Reemite um fton e retorna a forma base (fluorescncia), com menor energia e comprimento de onda mais longo (energia de aquecimento);

    2) Retorna ao estado base por converso direta de calor (sem a emisso de ftons);

    3) Transferncia de energia para outra molcula;

    22

    3) Transferncia de energia para outra molcula;

    4) Fotoqumico (estado excitado), provoca reaes qumicas extremamente rpidas.

    S2

    Calor

    Luz vermelha (fluorescncia)

    Perda de Calor

    S1

    S0

  • Relaes Luminosas

    23

    3-5%

  • Reaes Luminosas

    24

    Pigmentos fotossintticos e a antena coletora de luz

  • Clorofilas:

    So pigmentos formados por um ncleo porfirnico polar e uma cauda de fitol apolar;

    O ncleo porfirnico composto por um anel tetrapirrlico e um tomo de Mg;

    Pigmentos fotossintticos e a antena coletora de luz

    25

    Clorofila a: Verde azulada, aparece em todas as clulas fotossintetizantes (pigmento essencial);

    Clorofila b: Verde amarelada, encontrada em vegetais superiores e algas verdes (pigmento acessrio);

    Pigmentos fotossintetizantes absorvem a luz que impulsiona a fotossntese.

  • Carotenides:

    So pigmentos acessrios, intimamente associados s clorofilas nas membranas dos tilacides;

    ee CarotenosCarotenos sso pigmentos amarelos, formados por hidrocarbonetos puros;

    Xantofilas so pigmentos vermelho-alaranjados, formados por hidrocarbonetos oxigenados;

    Pigmentos fotossintticos e a antena coletora de luz

    26

    hidrocarbonetos oxigenados;

    So encontrados em todos os organismos fotossintetizantes e constituem integralmente a membrana do tilacide;

    Intimamente ligados aos pigmentos proticos das antenas e centro de reaes;

    A luz absorvida pelos carotenides (pigmentos acessrios) repassada s clorofilas.

  • Pigmentos fotossintticos e a antena coletora de luz

    27

  • Pigmentos fotossintticos e a antena coletora de luz

    28

  • Pigmentos fotossintticos e a antena coletora de luz

    29

  • Pigmentos fotossintticos e a antena coletora de luz

    30

  • Pigmentos fotossintticos e a antena coletora de luz

    2000 mol m-2 s-170 % da fotossntese total 70 % da fotossntese total processada pela superfcieprocessada pela superfciefoliar externa do vinhedofoliar externa do vinhedo

    31

    120 mol m-2 s-1

    7 mol m-2 s-1

  • Etapas da fotossntese

    32

    Etapas da fotossntese

  • Etapas da fotossntese

    Bioqumica

    33Fotoqumica

  • Etapas da fotossnteseEtapa Fotoqumica:

    Absoro de luz pelo complexo antena;

    200 - 300 molculas de pigmentos por antena.

    34

  • Etapas da fotossntese

    35

  • Etapas da fotossntese

    36

    S0

    S1

    S0

    S1

  • Etapas da fotossntese

    Ressonncia:

    Estados excitados singletos das clorofilas e transio de estados energticos.

    37

    Chl* Chl

    +

    Chl Chl*

    +

    Chl* Chl

    +

    Chl Chl*

    +

  • Etapas da fotossntese

    38

  • Etapas da fotossntese

    39

  • Etapas da fotossntese

    40

    Antenas de captao de luz e centros de reao:

    Pigmentos servem como complexo antena, captando a energia e direcionando ao centro de reao (reaes qumicas REDOX e armazenamento de energia);

    Alta radiao, a clorofila absorve poucos ftons s-1 e os pigmentos (carotenides) evitam que a energia se dirija ao centro de reao (ativo por mais tempo);

    Quando excitada e transferida de uma molcula de Chl b (650nm) para Chl a (670nm), a diferena perdida na forma de calor (perda favorece o fluxo ao centro).

  • Etapas da fotossntese

    41

    Transferncia de energia entre pigmentos na antena (hv) (fsico);

    Transferncia de eltrons no centro de reao (alteraes qumicas);

    A absoro de ftons de luz ocorre em primeiro nos carotenides, clorofila b e clorofila a (perda de calor) e a energia armazenada no estado excitado (P680) PSII.

  • Etapas da fotossntese

    Aceptor de ePigmentos

    hv

    Transferncia de energiade excitao Transferncia de eltron

    42

    Doador de e

    Antena200-300 pigmentosEficincia = 90-95%

    Centro de reao

  • Etapas da fotossnteseQuase todos os ftons entram na fase fotoqumica da fotossntese (fase clara), contudo, da energia em ftons armazenada, o restante perdida (calor);

    Luz estimula a reduo do NADP (Nicotinamida adeninad