51

Click here to load reader

Fotossíntese atualizado

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Fotossíntese atualizado

FOTOSSÍNTESE I

Profa. Marcia M Pedroso

www.biologiaprofma.blogspot.com

Page 2: Fotossíntese atualizado

Definição: É o processo pelo qual as algas, plantas,

cianobactérias, certos protistas (euglena) e mais recentemente

uma família de pulgões, transformam energia luminosa em

energia química.

→ Através da fotossíntese aproveita-se a energia da luz solar

para converter dióxido de carbono, água e minerais em

compostos orgânicos e oxigênio gasoso;

→ Ela é a base da cadeia alimentar, pois todos os seres

dependem dela diretamente ou indiretamente.

Profa. Marcia M Pedroso

Page 3: Fotossíntese atualizado

De acordo com o artigo “Light- induced electron transfer and ATP

synthesis in a carotene synthesizing insect” publicado na revista Nature,

em agosto de 2012, o afídeo (pulgão) denominada Pisum acyrthosiphon

faz fotossíntese em um processo semelhante ao das plantas.

É descoberta superfamília de insetos que realiza fotossíntese

Profa. Marcia M Pedroso

Page 4: Fotossíntese atualizado

Fotossíntese:

• Conversão de energia luminosa

em energia elétrica;

• Conversão da energia elétrica

em energia química.

Profa. Marcia M Pedroso

Page 5: Fotossíntese atualizado

Em resumo

6 CO2 + 12 H2O clorofila e Luz C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Fotossíntese em plantas, algas e protistas

Profa. Marcia M Pedroso

Page 6: Fotossíntese atualizado

Profa. Marcia M Pedroso

Page 7: Fotossíntese atualizado

Célula

clorofilada

Membrana do tilacóide

Esquema da

molécula de

clorofila

Folha

Granum

Parede

celular

Cloroplasto

Membrana externa

Membrana

interna

Tilacóide

Granum Estroma

DNA

Núcleo

Vacúolo Cloroplasto

Tilacóide

Complexo antena

Profa. Marcia M Pedroso

Page 8: Fotossíntese atualizado

Profa. Marcia M Pedroso

Page 9: Fotossíntese atualizado

Profa. Marcia M Pedroso

Page 10: Fotossíntese atualizado

Cromoplastos: apresentam pigmentos fotossintetizantes.

Leucoplastos: não apresentam pigmentos, tem função de

armazenar substâncias, como:

• Amiloplastos (amido);

• Oleoplastos (óleo);

• Proteoplasto (proteína).

Profa. Marcia M Pedroso

Page 11: Fotossíntese atualizado

• Os cloroplastos possuem

DNA, RNA e proteínas

específicas

(autoduplicação), o que

reforça a teoria da

endossimbiose;

• Possuem nucleotídeos,

ATP, ADP e NADP

dissolvidos no estroma;

• Constituídos por:

Água (50%)

Proteínas (25%)

Gorduras (15%)

Clorofila (3%)

Outros pigmentos (2%)

Profa. Marcia M Pedroso

Page 12: Fotossíntese atualizado

Profa. Marcia M Pedroso

Page 13: Fotossíntese atualizado

Os pigmentos fotossintetizantes

Existem vários tipos de clorofila, que diferem ligeiramente

entre si e absorvem a luz de modo mais eficiente em diferentes

comprimentos de onda, dentro do espectro azul e vermelho.

4 tipos

principais

Clorofila A (em todos organismos, - bactéria)

Clorofila B (vegetais, algas e algumas bactérias) Clorofila C (algas)

Bacterioclorofila (bactéria)

Profa. Marcia M Pedroso

Page 14: Fotossíntese atualizado

Os pigmentos fotossintetizantes

Profa. Marcia M Pedroso

Page 15: Fotossíntese atualizado

Luz visível

Violeta azul verde amarelo laranja vermelho

Ultravioleta

Raios X

Raios

Gama Ondas de rádio

e TV Microondas

Infravermelhos

Comprimento

de Onda

Freqüência (Hz)

1021 1018 1016 7. 1014 4 . 1014 1012 1010 104

0,1nm 10nm 100nm 400------740nm 10mm 50mm

100mm Unidades:

mm: 10-6 m

nm: 10-9 m

A: 10-10 m

Os pigmentos fotossintetizantes

Alga Spirogyra sob a luz decomposta por um prisma e em contato com bactérias

aeróbicas. Profa. Marcia M Pedroso

Page 16: Fotossíntese atualizado

Clorofila Energia luminosa

6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

Reações químicas da fotossíntese: • Etapa fotoquímica (reações de claro);

• Etapa Química (reações de escuro);

EQUAÇÃO GERAL

Profa. Marcia M Pedroso

Page 17: Fotossíntese atualizado

FOTOSSÍNTESE II

Etapa Fotoquímica e

Etapa Química

Page 18: Fotossíntese atualizado

• Depende da luz;

• Ocorre dentro dos tilacóides na molécula de clorofila;

• Ocorre a fotólise da água;

• Produz O2 (respiração da planta na mitocôndria e o

excesso é liberado na atmosfera);

• Produz na fosforilação: ATP (energia para etapa

química) e NADPH2 ;

• Os H liberados serão utilizados para formar a glicose

(etapa química)

Profa. Marcia M Pedroso

Page 19: Fotossíntese atualizado

Etapa Fotoquímica

Profa. Marcia M Pedroso

Page 20: Fotossíntese atualizado

Etapa Fotoquímica

Profa. Marcia M Pedroso

Page 21: Fotossíntese atualizado

Etapa Fotoquímica

Profa. Marcia M Pedroso

Page 22: Fotossíntese atualizado

Etapa Fotoquímica

Profa. Marcia M Pedroso

Page 23: Fotossíntese atualizado

Etapa Fotoquímica

Profa. Marcia M Pedroso

Page 24: Fotossíntese atualizado

Fotólise da água: quebra da molécula de água em presença de luz

Luz

Clorofila

Fotofosforilação: adição de fosfato em presença de luz

ATP ADP

O2

2 NADPH2

4 H+ + 4 e- + 2 H2O

4 H+ + 2 NADP

Profa. Marcia M Pedroso

Page 25: Fotossíntese atualizado

ADENOSINA (nucleotídeo)

NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP)

Adenosina difosfato (ADP)

Adenosina trifosfato (ATP)

Adenina

Fosfato

Ribose

Profa. Marcia M Pedroso

Page 26: Fotossíntese atualizado

6C O2 + 12NADPH2 + nATP C6 H12 O6 + 6 H2 O + nADP + nP

• Ocorre no estroma dos cloroplastos;

• Não depende de luz (reação de escuro);

• Forma-se o açúcar (glicose);

• Ocorre a absorção efixação de gás carbônico (CO2 )

do ar atmosférico, os NADPH2 e os ATP produzidos

nas reações de claro.

A equação dessa fase pode se resumida da seguinte forma:

Profa. Marcia M Pedroso

Page 27: Fotossíntese atualizado

Comprovando o processo de fotossíntese

Como provar a

produção de oxigênio

por plantas

A etapa química

Os produtos da

etapa fotoquímica

O2 liberado para o ambiente

NADPH2 e ATP que serão utilizados na etapa química

Durante a etapa química o CO2 recebe o hidrogênio transportado pelo NADPH proveniente da

fotólise da água. Há então a formação de carboidratos, denomidada de fixação do carbono.

O ATP obtido na etapa fotoquímica é utilizado em diversas reações químicas nessa etapa. Essas

reações compreendem o ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin

6 CO2 + 12 NADPH2 + 18 ATP C6H12O6 + 12 NADP + 18 ADP + 18 Pi + 6 H2O

Ciclo de Calvin

Profa. Marcia M Pedroso

Page 28: Fotossíntese atualizado

Etapa Química

Profa. Marcia M Pedroso

Page 29: Fotossíntese atualizado

CICLO DE CALVIN

Etapa Química Etapa Química

Profa. Marcia M Pedroso

Page 30: Fotossíntese atualizado

CICLO DE CALVIN

Etapa Química

Profa. Marcia M Pedroso

Page 31: Fotossíntese atualizado

Fase escura

CO2

(CH2O) e H2O

NADPH2

ATP

Produtos da

fase clara

Etapa Química - Resumo da fase

escura.

O2 Profa. Marcia M Pedroso

Page 32: Fotossíntese atualizado

RESUMO DA FOTOSSÍNTESE

Fase luminosa Fase escura

O2 H2O

NADPH2

ATP

(CH2O)

H2O

CO2

ADP + P

NADP

Profa. Marcia M Pedroso

Page 33: Fotossíntese atualizado

C

L

O

R

O

P

L

A

S

T

O

Tilacóide

Etapa II

QUÍMICA

Etapa I

FOTOQUÍMICA

Luz H2O CO

2

ADP

NADP

H2O

C6H

12O

6

ATP

NADPH2

O2

E

S

T

R

O

M

A

Glicose

Profa. Marcia M Pedroso

Page 34: Fotossíntese atualizado

A fonte de energia

Fonte imediata de energia ATP

Fonte imediata de energia glicose

A relação entre mitocôndrias

e cloroplastos

Profa. Marcia M Pedroso

Page 35: Fotossíntese atualizado

RESPIRAÇÃO CELULAR

FOTOSSÍNTESE

LOCAL

O início acontece no citoplasma, mas o processo se efetua nas mitocôndrias.

Cloroplastos

FUNÇÃO

Produção de energia, armazenada em moléculas de ATP

Produção de matéria orgânica, dentre as quais, a glicose e outros carboidratos.

EQUAÇÃO

C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6H2O + 38 ATP

6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

(com luz e clorofila)

ETAPAS

Glicólise= ocorre no citoplasma (etapa s/ a utilização do oxigênio). Ciclo de Krebs= ocorre na matriz mitocondrial. (etapa s/ a utilização do oxigênio). Cadeia respiratória= ocorre nas cristas mitocondriais. (etapa c/ a utilização do oxigênio).

Fase clara ou fotoquímica= ocorre nas membranas dos tilacóides no cloroplasto

Fase escura ou química= ocorre no estroma do cloroplasto

SUBPRODUTOS DE CADA ETAPA

GLICÓLISE: 2 ATPs, 2 NADH2 e 2 C3H4O3 (ácido pirúvico). CICLO DE KREBS: 3 NADH2, 1 FADH2, 1 ATP e 6 CO2 (gás carbônico) CADEIA RESPIRATÓRIA: ATP E ÁGUA

FASE CLARA: ATP, NADH2 E OXIGÊNIO (liberado para a atmosfera) FASE ESCURA: CARBOIDRATOS (GLICOSE)

PARTICULARIDADES

O processo de respiração é composto por duas fases anaeróbicas e uma fase aeróbica; o oxigênio só é utilizado na cadeia respiratória.

O oxigênio atmosférico é liberado a partir de um processo denominado fotólise da água. A fase escura só acontece a partir dos produtos da fase clara.

OBSERVAÇÕES

O outro processo energético é a fermentação, realizado por algumas bactérias e fungos; o saldo energético da fermentação é de 2 ATPs, pois a glicose não é completamente degradada.

O outro processo de síntese de carboidratos é a quimiossíntese em que a luz não participa do processo; é realizado por bactérias, que retiram a energia de compostos inorgânicos.

Page 36: Fotossíntese atualizado

FOTOSSÍNTESE III

Fatores limitantes da fotossíntese

Page 37: Fotossíntese atualizado

Fatores que afetam a Fotossíntese A taxa de fotossíntese pode ser medida através de:

Concentração de oxigênio liberado;

Quantidade de gás carbônico consumido.

Porém existem fatores do vegetal que interferem na taxa de

fotossíntese, como:

Superfície foliar;

n° de cloroplastos;

Concentração de clorofila;

Atividade de enzimas.

Já os fatores ambientais que interferem na taxa de

fotossíntese, como:

Temperatura;

Intensidade luminosa;

Taxa de respiração celular;

Concentração de CO2

Profa. Marcia M Pedroso

Page 38: Fotossíntese atualizado

Fatores Ambientais que afetam a Fotossíntese

Profa. Marcia M Pedroso

Page 39: Fotossíntese atualizado

Fatores Ambientais que afetam a Fotossíntese

Profa. Marcia M Pedroso

Page 40: Fotossíntese atualizado

%CO2 Intensidade luminosa

°C 0,03 0,3

P.S.L

40

Intensidade luminosa

Ponto de Compensação Fótico

Fatores que afetam a Fotossíntese

Profa. Marcia M Pedroso

Page 41: Fotossíntese atualizado

Na madrugada não rola nada

Precisa luz pra começar

Nos tilacóides a fase clara gera ATP, NadP, 2H

A luz que chega quebra a água e O2 vai liberar

Libera elétrons e energia pra fase escura utilizar

Mas essa fase clara é só preparação

Porque é lá no estroma que rola a redução

Do CO2 do ar em glicose fixar

Pra isso acontecer então agora eu vou cantar

Entra CO2 usa Adp e NadP, pra glicose fazer (2x)

Música da Fotossíntese: ritmo Perla http://www.youtube.com/watch?v=Gb82DrD8sas

Profa. Marcia M Pedroso

Page 42: Fotossíntese atualizado

Na madrugada não rola nada

Precisa luz pra começar

Nos tilacóides a fase clara gera ATP, NadP, 2H

A luz que chega quebra a água e O2 vai liberar

Libera elétrons e energia pra fase escura utilizar

É mole pra caramba aprender com o pancadão

O O2 vem lá da água não é do CO2 não

A água doa elétrons, a energia vem da luz

É lá dentro do estroma que o carbono se reduz

Entra CO2 usa Adp e NadP, pra glicose fazer (2x)

Profa. Marcia M Pedroso

Page 43: Fotossíntese atualizado

FUVEST Um pesquisador forneceu a uma cultura de algas gás carbônico marcado com o isótopo 18O do oxigênio. A uma segunda cultura de algas foi fornecida água com esse mesmo isótopo. As culturas foram mantidas iluminadas por um certo tempo, após o que as substâncias químicas presentes no meio e nas células das algas foram analisadas.

a) Além de gás carbônico, que outras substâncias apresentarão o isótopo 18O na primeira cultura? Justifique sua resposta.

b) Além da água, que outras substâncias apresentarão o isótopo 18O na segunda cultura? Justifique sua resposta.

a) O isótopo 12O ocorre na glicose e na água. O oxigênio produzido na fotossíntese é proveniente da água, enquanto os dois átomos de oxigênio do gás carbônico, vão um para a água e o outro para a glicose produzida no processo.

b) Observa-se o isótopo no oxigênio molecular, além da água.

Page 44: Fotossíntese atualizado

UFRJ

Em 1931, desejando estudar a fotossíntese, Cornelius van Niel observou que bactérias fotossintetizadoras usavam H2S e geravam enxofre como produto. A equação a seguir mostra as reações fotossintéticas dessas bactérias:

CO2 + 2H2S → (CH2O)n + 2S + H2O

Comparando essa equação com a da fotossíntese das plantas, o que podemos deduzir a respeito da origem do oxigênio gerado pelas plantas que realizam fotossíntese?

LUZ

A equação apresentada poderia representar a fotossíntese das plantas, bastando para tal substituir o átomo de enxofre pelo átomo de oxigênio. Então, por analogia o oxigênio (O2) gerado pelas plantas seria cedido pela água.

Page 45: Fotossíntese atualizado

UFF Certa experiência realizada em duas etapas consecutivas com uma amostra de algas verdes em um meio de cultivo aquoso está relatada a seguir.

1ª ETAPA: A amostra de algas verdes foi, inicialmente, colocada em presença de luz e ausência de CO2.

2º ETAPA: Em determinado instante, apagou-se a luz e, simultaneamente, adicionou-se CO2 marcado radioativamente (14CO2), que foi mantido em concentração constante até o final da experiência.

O gráfico a seguir mostra um dos aspectos observados durante essa experiência.

Page 46: Fotossíntese atualizado

Com relação à velocidade de incorporação de 14C à glicose

dessas algas, explique seu aumento no início da 2ª etapa,

bem como, seu posterior decréscimo.

Na 1ª etapa, apenas foi executada a fase luminosa da fotossíntese, quando são produzidos ATP e NADPH‚ necessários à fixação do CO2 em glicose. Não tendo havido fixação do CO2 (ausente), o ATP e o NADPH‚ acumularam-se e foram utilizados no início da 2ª etapa, após a adição de 14CO2 (aumento na velocidade de incorporação do 14CO2 em glicose).

Como o ATP e o NADPH‚ não são sintetizados pelo cloroplasto, na ausência de luz, observou-se posterior decréscimo na velocidade de fixação do 14CO2.

Page 47: Fotossíntese atualizado

FUVEST Um fisiologista, trabalhando com uma montagem semelhante à da figura a seguir, 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?

Page 48: Fotossíntese atualizado

a) O marcador permanecerá imóvel porque no ponto de compensação fótico as intensidades da fotossíntese e da respiração se igualam. Nesse ponto as trocas gasosas com o meio ambiente são nulas.

b) Aproximando-se a fonte luminosa da planta haverá liberação de oxigênio porque recebendo maior quantidade de luz a intensidade da fotossíntese será maior que a da respiração e o marcador deverá deslocar-se para a direita como mostra a figura a seguir. O processo metabólico que libera oxigênio é a fotossíntese.

Page 49: Fotossíntese atualizado

Mackenzie Relativamente ao gráfico a seguir, referente a dois processos celulares, assinale a alternativa FALSA.

a) No processo II o oxigênio liberado provém da molécula de CO2.

b) O ponto A representa o ponto de compensação fótico, no qual não há excedente de O2.

c) Ambos os processos são influenciados pela temperatura.

d) O processo I utiliza como reagentes os produtos do processo II.

e) Para ambos os processos existem organelas especializadas no citoplasma das células eucariotas.

fotossíntese respiração

Page 50: Fotossíntese atualizado

UNESP

Com relação à fotossíntese, podemos dizer que

a) a taxa da fotossíntese é sempre proporcional ao aumento da concentração de CO2 na atmosfera.

b) a redução do NADP (nicotinamida - adenina - difosfato) ocorre durante a fotofosforilação cíclica.

c) a redução de CO2 nas plantas superiores ocorre no estroma do cloroplasto.

d) a quebra da molécula de água independe da luz.

e) a fotossíntese é um processo exclusivo de Angiospermas e Gimnospermas.

Page 51: Fotossíntese atualizado

Bom Estudo Galera! Abraço, prof. Marcia Marlise Pedroso