FACULDADE EVANGÉLICA DE GOINÉSIA

CURSO DE AGRONOMIA

Professora: Joseanny Cardoso da Silva Pereira

Disciplina: Fisiologia vegetal aplicada II

v

Fotossíntese

O que é fotossíntese?

Conjunto de reações químicas

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H2O

CO2

oxidação

redução

É uma reação de oxirredução!

O que significa a palavra fotossíntese?

Foto = luz

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Síntese = síntese

“Síntese por meio da luz”

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

Onde a fotossíntese ocorre?

Para a fotossíntese ocorrer, os pigmentosabsorvem a luz!

Organossolúveis

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Hidrossolúveis

Ficobilinas

Algas pardas e cianobactérias

Para a fotossíntese ocorrer, os pigmentosabsorvem a luz!

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A luz

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Espectro de radiação e luz visível

O espectro eletromagnético é

composto por ondas eletromagnéticas de

diferentes comprimentos.

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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.

Comprimento da onda

A luz se propaga no espaço na forma de ondas eletromagnéticas

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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)

Se cada fóton, contém uma quantia de energia, como calcular a energia de um

fóton?

A energia de um fóton é dada pela equação:

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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

Vamos trabalhar galera: Calculem a energia de um fóton

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

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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

Vamos ver quem acertou?

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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

Absorção de luz pelos pigmentos

Cada tipo de pigmento apresenta máximo de absorção de luz em determinado comprimento de onda19:52:46

Absorção de um fóton pelo átomodo pigmento

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KL

M

N

KL

M

N

KL

M

N

Todos os e- da clorofila são excitados pelaluz?

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Não, somente os elétrons na região destacada!

O e- excitado da clorofila tem 3 possíveisdestinos:

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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.

Onde ficam localizadas as moléculas de clorofila?

Nos fotossistemas!

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Organização e posicionamento bem definidos na membrana do tilacóide.

É nos fotossistemas que acontece parte da 1ª etapa da fotossíntese, denominada etapa FOTOQÚIMICA.

A etapa fotoquímica ocorre nos tilacóides

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Antena coletora de luz

A captura de luz é realizada por conjuntos de pigmentos

absorvedores da radiação luminosa, organizados na

estrutura denominada antena.

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Fotossistemas

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Complexos responsáveis pela

captação da energia.

Transferência de energia é eficiente!

≈ 95 a 99% dos fótons absorvidos

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.

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Quais são as diferenças entre o PSII e PSI?

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Comprimento de onda

Quais são as diferenças entre o PSII e PSI?

19:52:46 Localização

Quais são as diferenças entre o PSII e PSI?

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Função

Qual é a função da fase fotoquímica?

Para cada CO2 fixado, ocorre a produção de:

3 ATP 2 NADPH

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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:

Como são formados o ATP e o NADPH?

PSII PCPSI

FNR

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O transporte cíclico de e- forma somente ATP

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Alguns herbicidas bloqueiam o fluxo de e-

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Onde fica „armazenada‟ a energia capturada?

Ligações para onde vai a energia dos fótons.

A quebra dessa ligações libera elétrons de alta energia!

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Agora vamos ver a última etapa da fotossíntese!

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Fase bioquímica

v

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v

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Fixação do CO2 nas plantas C3

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Fase bioquímica

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Reação de carboxilação nas plantas C3

O 1º intermediário estável é o 3-fosfoglicerato, que possui três carbonos.

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Diferenças entre plantas C3 e C4

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Anatomia foliar

Diferenças básicas entre plantas C3 e C4

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Mecanismo de fixação ou redução de CO2

Fixação do CO2 nas plantas C3

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Fotorrespiração

O2

O2

O2

O2 CO2

CO2

O2

CO2

CO2

CO2

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Fotorrespiração

Perda de CO2 na presença de luz = redução da eficiência fotossintética.

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Fotorrespiração

Atuação conjunta de três organelas!

Ver se o vídeo funcionahttp://200.156.70.12/sme/cursos/index.php?intModulo=5&intAula=30&intPagina=9&in

tDisciplina=5&intCurso=1

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Porque a fotorrespiração acontece?

Não se sabe precisamente.

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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.

Principalmente em plantas expostas

Porque a fotorrespiração acontece?

Etapa bioquímica da fotossíntese

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Para cada molécula de CO2 fixada ou liberada

2 NADPH e 3 ATP

Fotorrespiração

4 NADPH e 7 ATP

Fixação do CO2 nas plantas C4

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2 ATP

Oxaloacetato

Malato

Malato

Piruvato

Fosfoenopiruvato

Regeneração

Carboxilação

Descarboxilação

Ciclo de Calvin

Célula do mesófilo Célula da bainha

As reações C3 e C4 são separadas espacialmente

Plantas C4: o primeiro composto fixado possui 4 carbonos

Gasto energético das plantas C3 e C4 parafixar o CO2

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Custo energético total na fixação de uma molécula

de CO2

3 ATP 2 NADPHPlanta C3

Planta C4

5 ATP 2 NADPH

Comparaçãoentre plantas

C3 e C4

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Mecanismo de fixação do CO2 nas plantasCAM

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Ácido málico

Ácido málico

Durante a noite Durante o dia

Estômato aberto! Estômato fechado!

As reações C3 e C4 são separadas temporalmente.

Plantas CAM: Metabolismo ácido das crassuláceas

oxaloacetato malato

Fosfoenol

piruvato

Enzima

málica

amido amido

Exemplos de plantas CAM

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Mecanismo de fixação do CO2 em plantasC3, C4 e CAM

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Quais são as vantagens da planta C4 emrelação às plantas C3?

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Enzima PEPcase O2

Enzima Rubisco CO2 e O2

Inibida de 20 a 40% pelo O2

Afinidade da rubisco pelo CO2 diminui

Plantas C3: rubiscoequivale a + de 50%

das proteínas solúveisPlantas C4: 10-25%

PEPcase: 10% das proteínas solúveis.

Gasto máximo de 35% do nitrogênio foliar para síntese das

enzimas (C4). C3 = 50%

Ponto de compensação por CO2

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Definido como a concentração de CO2 na qual há um balanço entre a FB e a respiração

Fotossíntese em função da intensidade de luz

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Nublado (ao meio dia)

Pleno sol (meio dia, claro, sem

nuvens)

250-300

Como as trocas gasosas são influenciadaspela temperatura em plantas C3 e C4?

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Fotossíntese, fotorrespiração

e respiração ocorrem

simultaneamente

Respiração

C4: condutância estomática baixa, fotossíntese não é

reduzida.

C3: aumento da resistência

estomática, limita a fotossíntese.

Como as plantas C3 e C4 respondemfotossinteticamente ao aumento da concentração

de CO2?

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CO2

Luz

Umidade

Fertilidade

Plantas C4: respondem muito pouco

Plantas CAM: não respondem ou respondem muito pouco

Now you!

Now you!

ENADE, 2004