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FOTOSSÍNTESE I
Profa. Marcia M Pedroso
www.biologiaprofma.blogspot.com
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
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
Fotossíntese:
• Conversão de energia luminosa
em energia elétrica;
• Conversão da energia elétrica
em energia química.
Profa. Marcia M Pedroso
Em resumo
6 CO2 + 12 H2O clorofila e Luz C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Fotossíntese em plantas, algas e protistas
Profa. Marcia M Pedroso
Profa. Marcia M Pedroso
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
Profa. Marcia M Pedroso
Profa. Marcia M Pedroso
Cromoplastos: apresentam pigmentos fotossintetizantes.
Leucoplastos: não apresentam pigmentos, tem função de
armazenar substâncias, como:
• Amiloplastos (amido);
• Oleoplastos (óleo);
• Proteoplasto (proteína).
Profa. Marcia M Pedroso
• 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
Profa. Marcia M Pedroso
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
Os pigmentos fotossintetizantes
Profa. Marcia M Pedroso
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
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
FOTOSSÍNTESE II
Etapa Fotoquímica e
Etapa Química
• 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
Etapa Fotoquímica
Profa. Marcia M Pedroso
Etapa Fotoquímica
Profa. Marcia M Pedroso
Etapa Fotoquímica
Profa. Marcia M Pedroso
Etapa Fotoquímica
Profa. Marcia M Pedroso
Etapa Fotoquímica
Profa. Marcia M Pedroso
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
ADENOSINA (nucleotídeo)
NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP)
Adenosina difosfato (ADP)
Adenosina trifosfato (ATP)
Adenina
Fosfato
Ribose
Profa. Marcia M Pedroso
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
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
Etapa Química
Profa. Marcia M Pedroso
CICLO DE CALVIN
Etapa Química Etapa Química
Profa. Marcia M Pedroso
CICLO DE CALVIN
Etapa Química
Profa. Marcia M Pedroso
Fase escura
CO2
(CH2O) e H2O
NADPH2
ATP
Produtos da
fase clara
Etapa Química - Resumo da fase
escura.
O2 Profa. Marcia M Pedroso
RESUMO DA FOTOSSÍNTESE
Fase luminosa Fase escura
O2 H2O
NADPH2
ATP
(CH2O)
H2O
CO2
ADP + P
NADP
Profa. Marcia M Pedroso
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
A fonte de energia
Fonte imediata de energia ATP
Fonte imediata de energia glicose
A relação entre mitocôndrias
e cloroplastos
Profa. Marcia M Pedroso
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.
FOTOSSÍNTESE III
Fatores limitantes da fotossíntese
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
Fatores Ambientais que afetam a Fotossíntese
Profa. Marcia M Pedroso
Fatores Ambientais que afetam a Fotossíntese
Profa. Marcia M Pedroso
%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
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
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
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.
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.
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.
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.
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?
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.
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
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.
Bom Estudo Galera! Abraço, prof. Marcia Marlise Pedroso