FOTOSSÍNTESE • CONCEITO • CENTRO BIOLÓGICO = CLOROPLASTO • PIGMENTOS, ESPECTRO DE ABSORÇÃO E EFICIÊNCIA FOTOSSÍNTETICA PARA OS DIVERSOS COMPRIMENTOS DE ONDA • UTILIZAÇÃO DA ÁGUA – REAÇÃO DE HILL • FASE CLARA DA FOTOSSÍNTESE • FASE ESCURA (FIXAÇÃO DO CO 2 ) • ESQUEMA “Z” DE TRANFERÊNCIA DE ELÉTRONS NA FASE CLARA
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FOTOSSÍNTESE
• CONCEITO• CENTRO BIOLÓGICO = CLOROPLASTO• PIGMENTOS, ESPECTRO DE ABSORÇÃO E
EFICIÊNCIA FOTOSSÍNTETICA PARA OS DIVERSOS COMPRIMENTOS DE ONDA
• UTILIZAÇÃO DA ÁGUA – REAÇÃO DE HILL• FASE CLARA DA FOTOSSÍNTESE• FASE ESCURA (FIXAÇÃO DO CO2)• ESQUEMA “Z” DE TRANFERÊNCIA DEELÉTRONS NA FASE CLARA
FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE E RESPIRAÇÃO
CO2 + H2Oluz C(H2O) + O2
redução
oxidação
+4 0
-2 0
∆G = +118.000 cal/mol de CO2
6 x 118.000 = 708.000 cal/molde glicose > 686.000 cal/mol
energia radiante luz
C6H12O6 + 6O26CO2 + 6H2Ofotossíntese
respiração
glicólise
O CLOROPLASTO
A ORGANELA RESPONSÁVEL PELA FOTOSSÍNTESE
ALGAS = 1 CLOROPLASTO/CÉLULA
PLANTAS SUPERIORES = ATÉ 100/CÉLULA
Grana: conjunto de granum
lamelaGranum (pilha de tilacóides)
TILACÓIDE: A UNIDADE FOTOSSINTÉTICA
Membrana lipoprotéica (pigmentos e acessórios)
Lóculo (reações da fase escura)
PIGMENTOS RECEPTORES DA
ENERGIA RADIANTE
CLOROFILAS “a” E “b”
CAROTENÓIDES/XANTOFILAS (EVITAM A FOTO-OXIDAÇÃO DA CLOROFILA)
FICOBILINAS
PIGMENTOS, ESPECTRO DE ABSORÇÃO E EFICIÊNCIA FOTOSSINTÉTICA NOS DIVERSOS COMPRIMENTOS DE ONDA
ANTEPARO
mg CO2/cm2
14CO2COMPRIMENTO DEONDA SELECIONADO
TECIDO VEGETAL EM CÂMARA HERMETICAMENTE FECHADA
FONTE DE LUZ NA REGIÃO VISÍVEL DO ESPECTRO
450 nm
PIGMENTOS, ESPECTRO DE ABSORÇÃO E EFICIÊNCIA FOTOSSINTÉTICA NOS DIVERSOS COMPRIMENTOS DE ONDA
Eficiencia fotossintética
Clor.”b”
Caronteóide
Clor.”a”
PIGMENTOS, ESPECTRO DE ABSORÇÃO E EFICIÊNCIA FOTOSSINTÉTICA NOS DIVERSOS COMPRIMENTOS DE ONDA
PARÂMETRO PLANTAS C-3 PLANTAS C-41. Fotorrespiração Presente: 25-30% do valor da
fotossíntesePresente: não mensurávelpelas trocas gasosas
2. Primeiro produto estável Ácido 3-fosfoglicérico Ácido oxaloacético (AOA)
3. Ponto de compensação Alto: 50-150 ppm CO2 Baixo: 0-10 ppm de CO2
4. Anatomia foliar Ausência de baínha vascular Bainha vascular clorofilada
5. Enzima primária de fixação Rubisco (Km ~ 20 µM de CO2) PEP-carboxilase (Km ~ 5 µM de CO2)
6. Efeito do O2 (21%) sobre a fotossíntese
Inibição Sem efeito
7. Relação CO2:ATP:NADPH 1:3:2 1:5:2
8. Temperatura ótima p/ fotossíntese
~ 25oC ~ 35oC
9. Taxa de fotossíntese líquida com saturação de luz
15-35 mg CO2.dm-2.h-1 40-80 mg CO2.dm-2.h-1
10. Fotossíntese X intensidade de luz
Satura em ~ 1/3 da luz solar máxima
Não atinge a saturação
11. Consumo de água paraprodução de matéria seca
450-1.000 g água/g matériaseca
250-350 g de água/g matériaseca
12. Conteúdo de N na folha para fotossíntese máxima
6,5-7,5% matéria seca 3,0-4,5% matéria seca
FISIOLOGIA COMPARADA ENTRE FOTOSSÍNTESE C- 3 E FOTOSSÍNTESE C- 4
FISIOLOGIA COMPARADA ENTRE PLANTAS C-3 E C-4
• A PEP-carboxilase (Km=5µM para o CO2) concentra o CO2 na baínha (até 60 µM), favorecendo a ação da RUBISCO (Km=20µM para o CO2) nas células da bainha.
• Fotossintetados gerados na baínha – são translocadospara o resto da planta com menor gasto de energia.• Maior resistência dos estômatos aos fluxos de CO2 e
água na plantas C-4 – reduz a evapotranspiração (economia de água).
• RUBISCO confinada nas células da baínha. Nas C-4 a Rubisco corresponde a 10-25% da proteína foliar solúvel, enquanto nas C-3 a enzima corresponde a 40- 50% da proteína foliar (economia de proteína e N).
• Redução do Nitrato e assimilação da Amônia ocorrem somente nas células do mesófilo, não competindo com o NADPH gerado na fase clara da fotossíntese.
O CO2 É RECAPTURADO PELA PEP-CASE NAS PLANTAS C-4
PEP carboxilase
RubiscoCO2
FOTORRESPIRAÇÃO
FISIOLOGIA COMPARADA ENTRE PLANTAS C-3 E C-4
NH3NO2-
NADPH+H+ NADP+NAD+
NO3-
NADH+H+
GLUTAMINA
α-CETOGLUTARATO
GLUTAMATONH3
O NADPH GERADO NA FASE CLARA NO MESÓFILO NÃO COMPETE COM A FIXAÇÃO/REDUÇÃO DO CO2 NAS CÉLULAS DA BAÍNHA
A REDUÇÃO DO NITRATO EM LOCAL DIFERENTE DA REDUÇÃO DO CO2 FAVORECE O APROVEITAMENTO DO NITROGÊNIO