A Fase Bioquímica da Fotossíntese

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A fotossíntese é o principal processo autotrófico e é realizada pelos seres clorofilados, representados por plantas, alguns protistas, bactérias fotossintetizantes e cianobactérias.

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A Fase Bioquímica da Fotossíntese

  1. 1. Universidade Estadual da Paraíba Centro de Ciências Biológicas e da Saúde Departamento de Biologia Curso de Licenciatura em Ciências Biológicas Componente Curricular: Bioquímica Metabólica Ministrante: Simão Lindoso Equipe: Érica Luana Ferreira Álvaro Jefferson Deyveson nascimento Agda Soares Ladjane Cabral Taíse Debórah Sunnaly 3º Período Turno: Noite
  2. 2. A Fase Bioquímica da Fotossíntese
  3. 3. A fotossíntese divide-se em duas fases, a fotoquímica e a bioquímica.  A fase fotoquímica converte a energia luminosa em ATP e NADPH.  O ATP e o NADPH produzidos na fase fotoquímica são utilizados na fase bioquímica.  Estômatos São estruturas especiais pelas quais o CO2 atinge as células fotossintetizantes.
  4. 4.  O Ciclo de Calvin Em muitas espécies de plantas, a redução do carbono ocorre exclusivamente no estroma dos cloroplastos por meio de uma série de reações chamadas de Ciclo de Calvin.  Melvin Calvin;  O ciclo de Calvin é análogo à outras vias metabólicas ; - Ribulose-1,5-bifosfato ( RuBP).
  5. 5. Imagem que representa o local onde o ciclo de Calvin ocorre.
  6. 6.  O Ciclo de Calvin ocorre em três etapas: 1. Fixação, 2. Redução, 3. Regeneração do Receptor.
  7. 7.  1ª etapa do ciclo de Calvin - O CO2 entra no ciclo e é enzimaticamente combinado a RuBP; - O intermediário instável resultante é imediatamente hidrolisado; - Duas moléculas de 3-fosfoglicerato (PGA) são resultantes; - As moléculas de PGA ( que possuem 3 carbonos) são o primeiro produto detectável do Ciclo de Calvin; Via de 3C
  8. 8.  A RuBP carboxilase/oxigenase ( Rubisco) é a enzima que cataliza essa primeira reação do Ciclo de Calvin; - Esta enzima compreende mais de 16% das proteínas totais dos cloroplastos; - Ela corresponde a mais de 40% do total de proteínas solúveis da maioria das folhas.
  9. 9.  A 2ª etapa do Ciclo de Calvin  Nessa etapa o 3-fosfoglicerato é reduzido a gliceraldeído-3- fosfato ( PGAL );  Isso ocorre em dois passos: - Produção de 1,3-bifosfoglicerato; - Redução de 1,3-bifosfoglicerato a PGAL.  Observação - Há a formação de 12 moléculas de PGAL.
  10. 10.  A 3ª etapa do Ciclo de Calvin  Na terceira etapa do ciclo, dez das doze moléculas de gliceraldeído-3-fosfato são usadas para regenerar seis moléculas de ribulose-1,5-bifosfato .  As outras duas saem do ciclo e representam o ganho líquido do mesmo.  Estas reações e a catalisada pela rubisco, levam o CO2 ao nível de uma hexose, transformando-o em uma reserva química de energia à custa de NADPH e ATP, gerados na etapa fotoquímica.
  11. 11.  A cada volta completa do ciclo, uma molécula de CO2 é reduzida e uma molécula de RuBP é regenerada.
  12. 12.  Qual é o gasto de energia para a síntese de uma hexose? São necessárias 6 rodadas no ciclo de Calvin para a síntese de uma hexose; São gastas 12 moléculas de ATP na fosforilação de 12 moléculas de 3-fosfoglicerato a 1,3- bifosfoglicerato; São consumidas 12 moléculas de NADPH na redução de 12 moléculas de 1,3-bifosfoglicerato à 12 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato. São gastas mais 6 moléculas de ATP na regeneração de 6 moléculas de ribulose- 1,5-bifosfato.
  13. 13.  Podemos agora escrever uma equação balanceada para a reação global do ciclo de Calvin: 6 CO2 + 18 ATP + 12NADPH + 12 H2O C6H12O6+ 18 ADP+18Pi+12 NAD P++ 6H+
  14. 14.  Foto respiração  A enzima Rubisco, na presença de grande quantidade de CO2 disponível , catalisa a carboxilação da ribulose-1,5-bifosfato com grande eficiência.  Entretanto, a Rubisco não é absolutamente especifica para o CO2 como substrato. - Condensação do O2 com a RuBP; - Formação de uma molécula de 3-fosfoglicerato e de uma molécula de fosfoglicolato; - Atividade oxigenase da enzima. A foto respiração ocorre quando a Rubisco liga-se ao O2 ao invés de ao CO2.
  15. 15. Imagem representando a atividade carboxilase e a atividade oxigenase da rubisco
  16. 16. - Nenhum carbono é fixado nessa reação e é necessário uma via de aproveitamento para recuperar parte do esqueleto carbônico do fosfoglicolato. - Essa via de recuperação é longa e emprega 3 organelas celulares:  Nessa via de recuperação o fosfoglicolato é transformado em glicolato que entra em peroxissomos;  No peroxissoma o glicolato é oxidado a glioxolato; - Nessa reação há a liberação de H2O2.  Ainda no peroxissomo o glioxilato será transaminado, produzindo glicina. Os cloroplastos, as mitocôndrias e os peroxissomos.
  17. 17.  Duas moléculas de glicina podem ser utilizadas para formar serina com a liberação de CO2 e NH4+;  A amônia é aproveitada pela reação da glutamina sintetase.
  18. 18.  Esta via serve para reciclar três dos quatro átomos de carbono de duas moléculas de glicolato. - Contudo, um deles é perdido como CO2 .  Este processo é chamado de foto respiração pois consome O2 e libera CO2.  Este é um processo de desperdício onde carbono orgânico é transformado em CO2 haja a produção de ATP ou NADPH.  Além disso, a atividade oxigenase da Rubisco aumenta mais rapidamente com o aumento da temperatura do que a atividade carboxilase, gerando assim um problema para as plantas trópicais.
  19. 19.  A via de quatro carbonos • O ciclo de Calvin não é a única via usada nas reações de fixação do carbono. • Em algumas espécies de plantas o primeiro produto detectável da fixação do CO2 é o oxaloacetato. • Plantas C4 ; • A via C4 é também referida como a via Hatch-Slack. • Nessa via o oxaloacetato é formado quando o CO2 é fixado ao fosfoenolpiruvato (PEP). - Enzima PEP carboxilase Encontrada no citossol das células do mesofilo de plantas C4.
  20. 20.  O oxaloacetato é então reduzido a Malato.  Próximo passo: o malato move-se Das células do mesofilo para as célula da bainha do feixe . - CO2; - Piruvato; - Separação espacial .  Observação: As duas enzimas de carboxilação da Fotossíntese usam diferentes formas de moléculas de CO2 como substrato
  21. 21.  Rubisco  PEP carboxilase - A PEP carboxilase tem alta afinidade pelo íon bicarbonato e não é afetada pela presença ou alta concentração de O2. CO2 HCO3-
  22. 22.  Metabolismo ácido das Crassuláceas (CAM) Outra estratégia para a fixação de CO2 evoluiu de forma independente em muitas plantas suculentas.  Tal estratégia é chamada de metabolismo ácido das crassuláceas (CAM).  Plantas CAM;  As plantas CAM utilizam tanto a via C4 quanto o ciclo de Calvin  As plantas CAM diferem das plantas C4 por possuírem uma separação temporal entre a via C4 e o ciclo de Calvin.
  23. 23.  As plantas CAM possuem a capacidade de fixar CO2 escuro; - O produto inicial da carboxilação é oxaloacetato, que é imediatamente reduzido a malato. - O malato é estocado nos vacúolos sob a forma de ácido málico. - Durante o período de luz o ácido málico é retomado do vacúolo e descarboxilado. • A pré-condição estrutural de todas as plantas CAM é a presença de células que possuem vacúolos grandes e cloroplastos. - As plantas CAM acumulam CO2 durante a noite. .
  24. 24. Referências Raven, Peter H. Biologia vegetal/ Peter H. Raven, Ray F. Evert , Susan E. Eichhorn. Tradução Ana Claudia de Macêdo Vieira 7ª edição-Rio de Janeiro; Guanabara Koogan, 2007 Stryer ; Lubert Bioquímica/ Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer. 5ª edição- Rio de Janeiro; Guanabara Koogan, 2004

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