FOTOSSÍNTESE

O QUE JÁ VIMOS...

Como a água é “quebrada” usando luz para produzir prótons e elétrons.

Como os elétrons são utilizados para produzir NADPH.

Como os prótons são utilizados para produzir ATP.

MAS...

Como o ATP + NADPH é utilizado para reduzir CO2 a açúcares (oses)?

Melvin Calvin desvendou ociclo em 1950 e recebeu oNobel de Química de 1961.

CICLO DE REDUÇÃO DO CO2

Ciclo de Calvin

Localização: ESTROMA

RUBI

SCO

1. Carboxilação

5C + CO2 + Rubisco = 3C + 3C (Ciclo C3)

Rubisco - Ribulose 1, 5 Bisfosfato Carboxilase Oxigenase

Fatos sobre a Rubisco:•40% das proteínas solúveis das plantas são Rubisco.•Concentração de Rubisco no estroma = 4 mM (500 x concentração de CO2).•Possui subunidades codificadas no núcleo (rbcS) e no citoplasma (rbcL).

Reações do estroma

2. Redução e Regeneração

Cada CO2 reduzido gasta 2 NADPH e 3 ATP Regenera a Ribulose 1,5 bisfosfato (5C)

EFICIÊNCIA TERMODINÂMICA

Eficiência termodinâmica = quantidade de energia luminosa convertida em energia química

Para gerar 2 NADPH e 3 ATP são gastos 8 fótons de 680 nm.1 fóton de 680 nm = 175 KJEnergia gasta para fazer uma glicose: 6 x 8 x 175 = 8400 KJEnergia contida em uma molécula de glicose = 2804 KJ

Logo, a eficiência termodinâmica da fotossíntese = 33% (2804/8400)

É pouco?A eficiência é ainda menor, pois há fotorrespiração.....

FOTORRESPIRAÇÃOCausa: atividade oxigenase da rubiscoEfeito: produção de CO2 no ciclo de recuperação (ciclo do glicolato) dos doiscarbonos perdidos 2 x 2C = 1 triose + CO2

Enquanto o 3-fosfoglicerato (3PGA) continua no ciclo de Calvin, o 2-fosfoglicolato (2PG) vai para o ciclo do glicolato.

No ciclo do glicolato (peroxissomo e mitocôndria), cada 2 moléculas de 2C (glicolato) geram uma de 3C (glicerato) e um CO2, ou seja, recuperação de 3/4 do carbono perdido.

A Rubisco tem 80x mais afinidade por CO2 que pelo O2Taxa de carboxilação/oxidação = 3:1 (~ 80 x 0,0416)Logo, perda por fotorrespiração = 25%Como 3/4 (75%) são recuperados no ciclo do glicolato, a perda é de 19% (0,25x 0,75)

Desse modo, é comum falar que fotorespiração é um mal que diminui 20% daprodutividade.

FOTORRESPIRAÇÃO

VARIANTES DO CICLO C3

Planta C4: Anatomia ¨Kranz¨(coroa de células ao redor dabainha do feixe vascular epresença de cloroplasto nabainha do feixe vascular). Bainhado feixe = células verde claro.

Planta C3: sem cloroplasto nabainha do feixe vascular.

FOTOSSÍNTESE C4

FOTOSSÍNTESE C4Regulação ESPACIAL expressãodas enzimas:Fosfoenolpiruvadocarboxilase (PEPCase)

•Malato desidrogenase(NADP-MDH)•Piruvato ortofosfatodiquinase (PPDK)•Enzima málica(NADP-ME)

FOTOSSÍNTESECAMMetabolismo ácidodas Crassulaceae

NOITE

DIA

Fotossíntese CAMRegulação TEMPORAL da abertura estomática e da expressão das enzimas do ciclo C4.