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http://biology-animation.blogspot.com.br/2007/01/photosynthesis.html
http://www.johnkyrk.com/photosynthesis.html
http://www.blinkx.com/watch-video/photosynthesis-bioflix-animation/zWVQ8TsGQEG7FGsd2MWPTw
http://www.youtube.com/watch?v=hj_WKgnL6MI
Organismos vivos – dois processos de captação de energia
Fosforilação oxidativa
Utilização da energia produzida
durante a oxidação dos carboidratos,
lipídeos e aminoácidos (doadores de
elétrons) para a síntese de ATP
Fotofosforilação = fotossíntese
Utilização da energia luminosa para a
síntese de compostos orgânicos
reduzidos (carboidratos) a partir de CO2
e H2O
Fosforilação oxidativa e Fotossíntese são processos de captação de
energia pelos organismos vivos – semelhanças e diferenças.
Doadores de elétrons –
reações de oxidação
Transportadores
de elétrons
Receptor de
elétrons – O2
Produtos H2O e ATP
Organismos
que obtém
energia a partir
de compostos
orgânicos
Fosforilação oxidativa
Formação de
moléculas orgânicas
reduzidas e O2
A partir de CO2,
elétrons doados
pela água e
energia luminosa
Fotofosforilação = Fotossíntese
Organismos fotossintetizadores
Alguns experimentos comprovam os
produtos da fotossíntese
Manutenção da chama de uma vela em um ambiente
fechado mas com uma planta junto, na presença de luz
Ausência de amido em folhas protegidas da luz e que não
realizam a fotossíntese
Descoloração com alcool
Coloração com lugol (iodo)
Luz é a fonte de energia da
fotossíntese
Ocorre formação de oxigênio e
carboidrato
O que mais é importante para a realização da
fotossíntese além da luz?
Do que é formada uma molécula de carboidrato?
A equação total da fotossíntese
CO2 + H2O O2 + (CH2O)n
LUZ
4 - Que tipo de reação é essa ?
A equação total da fotossíntese descreve uma
reação de oxidação-redução onde a H2O doa
elétrons (como hidrogênio) para a redução do CO2
até o carboidrato (CH2O)n.
CO2 + H2O O2 + (CH2O)n
luz
Qual a reação da oxidação aeróbica completa da glicose
na fosforilação oxidativa?
(CH2O)6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
NADH, FADH2
Afinidade
por e-
NADH menor E que outros
transportadores da cadeia respiratória
Oxigênio mais eletronegativo, maior E, último aceptor
de elétrons e a água um péssimo doador de elétrons
Potencial de
redução
Fotofosforilação - precisa CRIAR condições para
que a água consiga ser um bom doador de elétrons
COMO OCORRE ISSO?....
Através da entrada de energia da luz solar
A fotossíntese abrange 2 processos, que
ocorrem nos cloroplastos.
1) as reações luminosas, que
ocorrem apenas quando as
plantas estão bem iluminadas;
retirada de eletrons da agua
originando ATP, NADPH e O2
2) as reações de fixação do
carbono (reações bioquímicas)
que ocorrem tanto na luz como
no escuro; formação dos
carboidratos (ATP, NADPH e CO2)
Membrana externa – permeável a íons e pequenas moléculas
Membrana interna – possui os tilacóides (fase luminosa) e o
estroma (assimilação C)
Estrutura
cloroplastos
Membranas tilacoides - pigmentos fotossintetizadores
nos complexos (Fotossistemas) que promovem as
reações luminosas e a síntese de ATP (ATP sintase)
Estroma – fase aquosa com a maioria das enzimas das
reações de assimilação de carbono
Componentes das membranas tilacóides e no estroma
Como a energia luminosa pode
ser usada para a síntese de
moléculas orgânicas durante a
fotossíntese?????
Conceitos importantes para entender a
fotossíntese
Luz e Pigmentos
1 - Luz é uma radiação eletromagnética
Possui características tanto de uma onda
como de uma partícula
Uma onda é caracterizado por um comprimento de onda
e uma freqüência
Comprimento de onda (λ) é a distância entre cristas de
onda sucessivas
Freqüência (η) é o número de cristas de onda num
determinado tempo
Luz também é uma partícula chamada fóton
Cada fóton contém uma quantidade de energia que
é chamada quantum
O quantum de um fóton depende da freqüência da
luz/comprimento de onda
comprimento onda freqüência energia
Fluxo de energia solar na terra é distribuído em diferentes
processos – energia luminosa para a fotossíntese é pequena
mas fundamental para vida
Luz solar é como uma chuva de fótons de frequencias
diferentes. Nossos olhos são sensíveis a só uma gama
pequena de frequencia — a região de luz visível do
espectro eletromagnético e que é usada na fotossíntese
Tipo de
radiação
Comprimento
de onda
Energia
(KJ/Einsten)
1 “mol” de fótons da luz visível (1 Einstein) contém de 170 a 300kJ (380 a 750nm)
Para a síntese de ATP são necessários 30kJ
São moléculas que podem absorver a
energia dos fótons – tem uma estrutura
especial que permite a absorção e a
liberação de energia dos fótons
2 - Pigmentos
Como acontece a absorção de luz pelos pigmentos?
Elétron em sua órbita
normal, estável
Feixe de luz incidente
transfere energia
Elétron muda de camada
energética - instável
Elétron volta para sua
órbita normal, estável
Elétron libera energia
•Calor
•Fluorescência
•Transferência
para outro
elemento
•Fotoquímica
Pigmentos dos organismos fotossintetizadores
(clorofilas e pigmentos acessórios)
Pigmentos absorvem energia de luz com comprimento de onda específico
A clorofila é o mais importante
pigmento para absorção de luz
para a fotossíntese nos vegetais
Apresentam cor verde (absorve
vermelho e azul)
Vegetais superiores tem dois
tipos a e b (2:1)
Cadeia lateral fitol e um
conjunto de 5 anéis com 5
átomos contendo os átomos de N
coordenados com um Mg
Seqüências alternadas de
simples e duplas ligações dos
anéis são responsáveis pela
absorção de luz e transferência
de elétrons
Clorofila a (650nm) e b (450nm)
e os outros tipos de luz?
Pigmentos acessórios – são outros pigmentos que
absorvem diferentes tipos de luz nos vegetais – ampliam
o espectro de absorção de luz
Ficoeritrobilina – vermelho
Xantofila ou luteina- amarelo
-caroteno - alaranjado
Relação pigmento e luz absorvida
Como ocorre a absorção e
transferência de energia nos
organismos
fotossintetizadores???
A luz produz o fluxo de elétrons
nos cloroplastos
Em 1937, Robert Hill
extratos aquoso de folhas contendo cloroplastos +
receptores de hidrogênio não biológicos (químico)
produção de O2 + redução do receptor de H
luz
Cloroplastos em solução aquosa
Aceptor químico de eletrons
escuro
Presença de luz o
aceptor de eletrons é
reduzido e muda de cor
Reação de Hill
Cloroplastos + 2H2O + 2A 2AH2 + O2+ Cloroplastos
A (forma oxidada) azul / AH2 (forma reduzida) incolor
No escuro não havia a produção de O2 e o corante
continuava azul.
luz
Princípio da conversão
de luz em energia
química mostra fluxo
de e- da água para um
aceptor de e-
Fotossistemas
Conjunto de proteínas e pigmentos nas membranas dos
tilacoides que absorvem luz e iniciam uma reação de oxido-
redução - Moléculas Antena ou Captadores de Luz e Centro de
Reação Fotoquímica
Fotossistema
CCL
Centro de reação
Luz
CCL absorvem a
energia luminosa,
transferindo-a entre
moléculas até o
centro de reação
A reação fotoquímica
converte a energia de
um fóton em uma
separação de cargas
iniciando um fluxo de
elétrons.
Como ocorre o processo de absorção de luz e
transferência de energia?
A luz excita
uma molécula
antena
(clorofila ou
pigmento
acessório)
elevando um
elétron a um
nível de
energia maior
Luz
Moléculas antena
Centro de reação
A molécula antena
excitada transfere
energia a uma
molécula de clorofila
vizinha, excitando-a
(transferência de
éxciton) e volta ao
estado fundamental
Esse passo pode ser
repetido várias vezes e
entre repetidas
moléculas antenas até
que um centro de
reação seja alcançado
Quando um
centro de reação
é alcançado uma
molécula de
clorofila a do
centro é excitada
tendo um elétron
passado para um
orbital de energia
superior
clorofila a
Esse elétron passa
para um receptor
de elétrons que é
parte da cadeia de
transferência de
elétrons
Um orbital do centro
de reação da
clorofila fica vazio
Receptor de elétrons
Doador de elétrons
O elétron perdido
pelo centro de
reação da clorofila é
substituído por um
elétron de um doador
de elétrons vizinho
que se torna
positivamente
carregado
Doador de
elétrons
Ocorre a formação
de um dipolo
separação de cargas
no centro de reação
Inicia-se uma reação de oxido-redução
oxidação da água a O2
síntese de NADPH e ATP
Membranas tilacóides das plantas superiores possuem
dois tipos de fotossistemas que operam em série
Fotossistema I (PSI)
Moléculas antenas e Centro de Reação P700
Produz um redutor forte capaz de reduzir o NADP+
Produz um oxidante fraco
Fotossistema II (PSII)
Moléculas antenas e Centro de Reação P680
Produz um redutor mais fraco
Produz um oxidante forte capaz de oxidar a água
Os dois fotossistemas estão ligados por uma
cadeia transportadora de elétrons
PSI e PSII agem coordenadamente absorvendo energia e
transportando eletrons Esquema Z
Esquema Z –
representação da
atividade do
conjunto dos dois
fotossistemas
ligados por
transportadores de
e- (feofitina,
quinonas, cit b6f e
plastocianina)
Dois sistemas,
impulsionados pela
luz, atuam em
sequencia retirando
elétrons da água e
transferindo para o
NADP+
O P680 capta 1 e- de cada vez
Os elétrons não podem ser retirados parcialmente das
moléculas de água
Cisão da água H2O 2H+ + 2 e- + ½ O2
????
Existe um sistema especial produtor de oxigênio :
proteína (resíduo de tirosina) e um átomo de Mn
Átomo de Mn vai doando 1 elétron de cada vez para o centro P680
(0 a -4) alterando seu estado de oxidação.
Quando 4 e- são transferidos outros 4 e- são retirados de
2 moléculas de água e doados para o complexo produtor
de oxigênio (complexo Mn) regenerando esse átomo.
Formação de O2
Liberação de prótons para lúmen
Durante a transferencia de elétrons (cisão da água e
plastiquinona) prótons (H+) são bombeados para o
lúmem do tilacóide, cria-se uma diferença de potencial
eletroquímica entre o lúmem e o estroma
-
+
Retorno dos prótons do lumem para o estroma pela
ATP sintase, implica na sintese ATP
