Obtenção de matéria pelos seres autotróficos
<ul><li>A aquisição de matéria e energia pelos sistemas vivos é feita de formas muito variadas. </li></ul><ul><li>Ao nível...
<ul><li>Além dos organismos autotróficos  fotossintéticos  que produzem matéria orgânica, utilizando como fonte de energia...
Nutrição autotrófica Fotossíntese (plantas, algas,,cianobactérias) Quimiossíntese Algumas bactérias como as nitrificantes
<ul><li>A autotrofia envolve dois processos: </li></ul><ul><li>Fotossíntese  – realizada por organismos fotossintéticos, t...
ATP Principal transportador de energia na célula
ATP – A molécula energética
ATP – adenosina trifosfato
 
FOTOSSÍNTESE Um processo de autotrofia
<ul><li>As plantas, algas e algumas bactérias são capazes de converter a energia luminosa em energia química que armazenam...
<ul><li>O anabolismo do dióxido de carbono dirigido pela luz é denominado  fotossíntese  e os organismos capazes de o real...
<ul><li>Para além da luz e do dióxido de carbono, o processo fotossintético requer um substrato oxidável . </li></ul>
<ul><li>Nas plantas, algas e cianobactérias, esse substrato é a  água  e a fotossíntese resulta da formação de oxigénio mo...
Mecanismo da Fotossíntese
Metabolismo fotossintético do carbono <ul><li>O metabolismo fotossintético do carbono realiza-se na presença da luz e requ...
Fase fotoquímica O início da transformação da energia solar em energia química
A fotossíntese e a luz
Fase fotoquímica <ul><li>Captação da energia solar </li></ul><ul><li>Transformação de energia </li></ul>
<ul><li>A energia luminosa é  captada  por moléculas de pigmentos, as clorofilas e é usada para excitar os electrões desta...
<ul><li>A energia de excitação é  transferida  de pigmento em pigmento até ao centro de reacção que contém um tipo especia...
<ul><li>Natureza corpuscular </li></ul><ul><li>Natureza ondulatória </li></ul>Natureza da luz
Algumas fontes de energia: estrelas, reacções químicas.... Fotossíntese Natureza da luz
<ul><li>A energia radiante do Sol é formada por radiações de diferentes comprimentos de onda, constituindo o  </li></ul><u...
 
Espectro da luz visível Comprimento de onda (nm)
Energia versus c.d.o. <ul><li>A energia dos fotões varia na razão inversa do comprimento de onda </li></ul>
A luz que incide nas folhas pode seguir diferentes percursos
Quando a luz chega à folha é absorvida, transmitida e reflectida
 
Pigmentos fotossintéticos Captação de energia luminosa Reflexão da luz
Anel porfirínico Centro de magnésio Cadeia hidrocarbonada Clorofila a A molécula chave A zona esquematizada a verde na mol...
Clorofila
Molécula de clorofila
Outros pigmentos <ul><li>Carotenóides </li></ul><ul><ul><li>Carotenos  </li></ul></ul><ul><ul><li>xantofilas </li></ul></u...
Algas vermelhas e cianofíceas Vermelha Azul Ficobilinas Ficoeritrina  Ficocianina Todos os organismos fotossintéticos, exc...
Espectro de absorção da clorofila
Absorção  <ul><li>As  clorofilas  absorvem principalmente c.d.o., correspondentes ao azul-violeta e ao vermelho alaranjado...
Espectro de absorção dos pigmentos fotossintéticos
Quais as radiações do espectro de absorção mais eficazes para a fotossíntese?
 
A experiência de Englemann’s demonstra pela primeira vez que as clorofilas são responsáveis pela fotossíntese Espectro de ...
Espectro de acção da fotossíntese
Espectro de acção e de absorção da fotossíntese
Espectro de acção e de absorção <ul><li>É nas zonas de c.d.o. correspondentes ao  azul-violeta  e  vermelho alaranjado  qu...
Como captam os pigmentos a energia dos fotões? O que acontece à luz quando é absorvida?
Molécula no estado excitado estado fundamental Absorção de energia luminosa Quando um átomo absorve energia luminosa: O qu...
 
Excitação de um átomo por um electrão <ul><li>Estado fundamental </li></ul><ul><li>Absorção de um fotão </li></ul><ul><li>...
Absorção de fotões
Fotossistemas <ul><li>O conjunto de pigmentos captadores de luz (pigmentos antena) com o centro de reacção constituem um f...
Fotossistemas
Centro de reacção
 
Membrana do tilacóide
Centro de reacção <ul><li>A molécula de clorofila  a  do centro de reacção é a única molécula que quando excitada pela luz...
os centros de reacção excitados emitem fluxos de electrões
Fotossistemas <ul><li>Existem dois fotossistemas nas plantas superiores: </li></ul><ul><li>o  Fotossistema I  ( PSI )  </l...
Cadeia transportadora de e  -   <ul><li>Os electrões perdidos pelos centros de reacção entram na  cadeia  fotossintética  ...
Fosforilação  <ul><li>Os fluxos de electrões passam através de uma cadeia transportadora de electrões e vão condicionar a ...
Fotofosforilação acíclica- esquema em Z
Esquema em z - legenda <ul><li>Organização dos componentes da membrana do tilacóide do cloroplasto de plantas superiores, ...
Transformação de energia <ul><li>Fluxo de electões </li></ul><ul><ul><li>Desdobramento da molécula de água </li></ul></ul>...
ATPases <ul><li>Usam o gradiente de protões, gerado pelo transporte de electrões através da membrana para sintetizarem ATP...
fotossistema II  ;  fotossistema I ;  citocromo b6/f  ;  ATP-sintetase .  
Fotossistema II
Membrana do tilacóide
Esquema em Z
 
Bomba de protões
ATP- sintetases
Consumo de ADP (1  azul  e 2  fosfatos  vermelhos ) e um  fosfato  (1 vermelho) para  produzir ATP (1  azul  e  3  vermelh...
 
Fotofosforilação cíclica
Fotofosforilação cíclica <ul><li>Envolve só o fotossistema I </li></ul><ul><li>Os electrões retornam ao centro de reacção ...
Fase fotoquímica e química Fase Fotoquímica Fase Química
Como vão ser utilizadas as moléculas de ATP e NADPH formadas nas reacções fotoquímicas?
 
 
Fase química Reacções ao nível do estroma
Ciclo de Calvin
Ciclo de Calvin <ul><li>A fixação do CO 2  atmosférico é feita através do ciclo de Calvin-Benson. </li></ul><ul><li>Esta r...
<ul><li>Posteriormente há a formação de ácido  3- fosfoglicérico – PGA. </li></ul><ul><li>O PGA é então reduzido a açúcar ...
 
reacções do ciclo de Calvin <ul><li>6 CO 2   +  6 RuBP  + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H + </li></ul><ul><li>C 6 H 12 O 6   +  1...
<ul><li>As trioses formadas no ciclo de Calvin, são convertidas dentro do cloroplasto em  amido , ou são exportadas para o...
 
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Obtenção de Matéria Seres autotróficos

  1. 1. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos
  2. 2. <ul><li>A aquisição de matéria e energia pelos sistemas vivos é feita de formas muito variadas. </li></ul><ul><li>Ao nível da autotrofia, a fotossíntese é o principal processo, estando a maioria dos seres vivos directa ou indirectamente dependente dela. </li></ul>
  3. 3. <ul><li>Além dos organismos autotróficos fotossintéticos que produzem matéria orgânica, utilizando como fonte de energia a energia luminosa, há também organismos que utilizam a energia química para fazerem a síntese de matéria orgânica a partir de matéria inorgânica. </li></ul><ul><li>Estas formas vivas, representadas por algumas bactérias intervêm num processo de autotrofia designado por quimiossíntese . </li></ul>
  4. 4. Nutrição autotrófica Fotossíntese (plantas, algas,,cianobactérias) Quimiossíntese Algumas bactérias como as nitrificantes
  5. 5. <ul><li>A autotrofia envolve dois processos: </li></ul><ul><li>Fotossíntese – realizada por organismos fotossintéticos, também chamados fotoautotróficos ; </li></ul><ul><li>Quimiossíntese – realizada pelos organismos quimiossintéticos, também chamados quimioautotróficos . </li></ul>
  6. 6. ATP Principal transportador de energia na célula
  7. 7. ATP – A molécula energética
  8. 8. ATP – adenosina trifosfato
  9. 10. FOTOSSÍNTESE Um processo de autotrofia
  10. 11. <ul><li>As plantas, algas e algumas bactérias são capazes de converter a energia luminosa em energia química que armazenam para futuro uso como compostos orgânicos. </li></ul><ul><li>A luz solar é a fonte de energia fundamental para todos os processos biológicos na Terra. </li></ul>
  11. 12. <ul><li>O anabolismo do dióxido de carbono dirigido pela luz é denominado fotossíntese e os organismos capazes de o realizar são chamados foto-autotróficos . </li></ul>
  12. 13. <ul><li>Para além da luz e do dióxido de carbono, o processo fotossintético requer um substrato oxidável . </li></ul>
  13. 14. <ul><li>Nas plantas, algas e cianobactérias, esse substrato é a água e a fotossíntese resulta da formação de oxigénio molecular, derivado da água por remoção de electrões e de protões, de acordo com a reacção global: </li></ul>
  14. 15. Mecanismo da Fotossíntese
  15. 16. Metabolismo fotossintético do carbono <ul><li>O metabolismo fotossintético do carbono realiza-se na presença da luz e requer ATP e NADPH , compostos formados nas reacções fotoquímicas da fotossíntese. </li></ul><ul><li>A energia para a formação destes compostos provém da radiação visível da luz solar , de comprimentos de onda entre 400 e 700nm. </li></ul>
  16. 17. Fase fotoquímica O início da transformação da energia solar em energia química
  17. 18. A fotossíntese e a luz
  18. 19. Fase fotoquímica <ul><li>Captação da energia solar </li></ul><ul><li>Transformação de energia </li></ul>
  19. 20. <ul><li>A energia luminosa é captada por moléculas de pigmentos, as clorofilas e é usada para excitar os electrões destas moléculas para um nível energético superior. </li></ul><ul><li>Os pigmentos estão associados com proteínas formando complexos clorofila-proteína, embebidos na membrana lipoproteica do tilacóide do cloroplasto. </li></ul>A fotossíntese e a luz
  20. 21. <ul><li>A energia de excitação é transferida de pigmento em pigmento até ao centro de reacção que contém um tipo especial de clorofila a , capaz de perder electrões para uma molécula aceitadora iniciando-se a separação de cargas. </li></ul><ul><li>Esta separação de cargas é a primeira transformação química na complexa sequência de reacções da fotossíntese. </li></ul>
  21. 22. <ul><li>Natureza corpuscular </li></ul><ul><li>Natureza ondulatória </li></ul>Natureza da luz
  22. 23. Algumas fontes de energia: estrelas, reacções químicas.... Fotossíntese Natureza da luz
  23. 24. <ul><li>A energia radiante do Sol é formada por radiações de diferentes comprimentos de onda, constituindo o </li></ul><ul><li>Os olhos humanos captam apenas um pequeno conjunto dessas radiações, que formam a luz branca ou luz visível, cujos comprimentos de onda variam entre os 380nm e os 750nm. </li></ul><ul><li>É possível decompor a luz branca nas suas radiações constituintes –. </li></ul>espectro solar espectro da luz visível. Natureza da luz
  24. 26. Espectro da luz visível Comprimento de onda (nm)
  25. 27. Energia versus c.d.o. <ul><li>A energia dos fotões varia na razão inversa do comprimento de onda </li></ul>
  26. 28. A luz que incide nas folhas pode seguir diferentes percursos
  27. 29. Quando a luz chega à folha é absorvida, transmitida e reflectida
  28. 31. Pigmentos fotossintéticos Captação de energia luminosa Reflexão da luz
  29. 32. Anel porfirínico Centro de magnésio Cadeia hidrocarbonada Clorofila a A molécula chave A zona esquematizada a verde na molécula de clorofila a é responsável pelas propriedades únicas desta molécula em termos de absorção da luz
  30. 33. Clorofila
  31. 34. Molécula de clorofila
  32. 35. Outros pigmentos <ul><li>Carotenóides </li></ul><ul><ul><li>Carotenos </li></ul></ul><ul><ul><li>xantofilas </li></ul></ul><ul><li>Ficobilinas </li></ul><ul><ul><li>Ficocianina </li></ul></ul><ul><ul><li>Ficoeritrina </li></ul></ul>
  33. 36. Algas vermelhas e cianofíceas Vermelha Azul Ficobilinas Ficoeritrina Ficocianina Todos os organismos fotossintéticos, excepto as bactérias . Algas castanhas e cianofíceas Laranja Amarelo-acastanhado Carotenóides Carotenos xantofilas Plantas superiores, algas e cianobactérias Plantas superiores e algas verdes Algas castanhas e diatomáceas Algumas algas vermelhas Verde intenso Verde amarelado Verde verde Clorofilas a b c d DISTRIBUIÇÃO COR PIGMENTO
  34. 37. Espectro de absorção da clorofila
  35. 38. Absorção <ul><li>As clorofilas absorvem principalmente c.d.o., correspondentes ao azul-violeta e ao vermelho alaranjado. </li></ul><ul><li>Os carotenóides absorvem na faixa violeta-azul. </li></ul>
  36. 39. Espectro de absorção dos pigmentos fotossintéticos
  37. 40. Quais as radiações do espectro de absorção mais eficazes para a fotossíntese?
  38. 42. A experiência de Englemann’s demonstra pela primeira vez que as clorofilas são responsáveis pela fotossíntese Espectro de acção e de absorção da fotossíntese Resulatados da experiência de Engelmann’s
  39. 43. Espectro de acção da fotossíntese
  40. 44. Espectro de acção e de absorção da fotossíntese
  41. 45. Espectro de acção e de absorção <ul><li>É nas zonas de c.d.o. correspondentes ao azul-violeta e vermelho alaranjado que se verificam taxas mais elevadas de fotossíntese – espectro de acção . </li></ul><ul><li>É também nessa zonas que se verificam valores mais elevados de absorção de radiações. </li></ul>
  42. 46. Como captam os pigmentos a energia dos fotões? O que acontece à luz quando é absorvida?
  43. 47. Molécula no estado excitado estado fundamental Absorção de energia luminosa Quando um átomo absorve energia luminosa: O que acontece aos electrões quando a molécula é levada a um estado excitado?
  44. 49. Excitação de um átomo por um electrão <ul><li>Estado fundamental </li></ul><ul><li>Absorção de um fotão </li></ul><ul><li>Estado excitado </li></ul><ul><li>O estado excitado de um electrão é transitório. O electrão pode regressar ao estado fundamental, havendo libertação da energia absorvida sob a forma de luz (fluorescência), de calor ou de ambas. </li></ul>
  45. 50. Absorção de fotões
  46. 51. Fotossistemas <ul><li>O conjunto de pigmentos captadores de luz (pigmentos antena) com o centro de reacção constituem um fotossistema (PS). </li></ul><ul><li>Localizam-se na membrana do tilacóide. </li></ul>
  47. 52. Fotossistemas
  48. 53. Centro de reacção
  49. 55. Membrana do tilacóide
  50. 56. Centro de reacção <ul><li>A molécula de clorofila a do centro de reacção é a única molécula que quando excitada pela luz, pode ceder electrões a um aceitador. </li></ul><ul><li>A clorofila a de um centro de reacção funciona como dador de electrões, isto é como agente redutor. </li></ul>
  51. 57. os centros de reacção excitados emitem fluxos de electrões
  52. 58. Fotossistemas <ul><li>Existem dois fotossistemas nas plantas superiores: </li></ul><ul><li>o Fotossistema I ( PSI ) </li></ul><ul><li>o Fotossistema II ( PSII ), </li></ul><ul><li>cujos centros de reacção absorvem luz a 700 (P700) e 680 (P680) nm respectivamente. </li></ul>
  53. 59. Cadeia transportadora de e - <ul><li>Os electrões perdidos pelos centros de reacção entram na cadeia fotossintética de transporte de e - . </li></ul><ul><li>Esta cadeia está envolvida na redução do NADP + e na síntese de ATP . </li></ul>
  54. 60. Fosforilação <ul><li>Os fluxos de electrões passam através de uma cadeia transportadora de electrões e vão condicionar a fosforilação do ADP: </li></ul><ul><ul><li>Fosforilação acíclica </li></ul></ul><ul><ul><li>Fosforilação cíclica </li></ul></ul>
  55. 61. Fotofosforilação acíclica- esquema em Z
  56. 62. Esquema em z - legenda <ul><li>Organização dos componentes da membrana do tilacóide do cloroplasto de plantas superiores, que participam na captação de luz, transporte de electrões da água para o NADP + , translocação de protões e síntese de ATP. </li></ul><ul><li>A oxidação da água e a libertação de protões ocorre no lúmen por acção do PSII.a energia dissipada na dissipação do gradiente de protões é usada para a síntese de ATP na enzima ATP sintase. </li></ul><ul><li>O PSI reduz o NADP + a NADPH no estroma do cloroplasto. </li></ul>
  57. 63. Transformação de energia <ul><li>Fluxo de electões </li></ul><ul><ul><li>Desdobramento da molécula de água </li></ul></ul><ul><ul><li>Libertação de oxigénio </li></ul></ul><ul><ul><li>Acumulação de H + no lúmen do tilacóide </li></ul></ul><ul><ul><li>Redução do NADP + a NADPH </li></ul></ul><ul><li>Produção de ATP </li></ul><ul><ul><li>ATP sintetase </li></ul></ul><ul><ul><li>Bomba de protões ( H + ) </li></ul></ul><ul><ul><li>ADP + Fosfato -> ATP </li></ul></ul>
  58. 64. ATPases <ul><li>Usam o gradiente de protões, gerado pelo transporte de electrões através da membrana para sintetizarem ATP. </li></ul>
  59. 65. fotossistema II ; fotossistema I ; citocromo b6/f ; ATP-sintetase .  
  60. 66. Fotossistema II
  61. 67. Membrana do tilacóide
  62. 68. Esquema em Z
  63. 70. Bomba de protões
  64. 71. ATP- sintetases
  65. 72. Consumo de ADP (1 azul e 2 fosfatos vermelhos ) e um fosfato (1 vermelho) para produzir ATP (1 azul e 3 vermelhos ). As ATP sintetase funcionam como bombas reversíveis de protões
  66. 74. Fotofosforilação cíclica
  67. 75. Fotofosforilação cíclica <ul><li>Envolve só o fotossistema I </li></ul><ul><li>Os electrões retornam ao centro de reacção do mesmo fotossistema. </li></ul><ul><li>Ocorre fosforilação do ADP. </li></ul><ul><li>Não há redução do NADP + </li></ul>
  68. 76. Fase fotoquímica e química Fase Fotoquímica Fase Química
  69. 77. Como vão ser utilizadas as moléculas de ATP e NADPH formadas nas reacções fotoquímicas?
  70. 80. Fase química Reacções ao nível do estroma
  71. 81. Ciclo de Calvin
  72. 82. Ciclo de Calvin <ul><li>A fixação do CO 2 atmosférico é feita através do ciclo de Calvin-Benson. </li></ul><ul><li>Esta reacção é catalizada pela rubisco , que é a proteína mais abundante na Terra. </li></ul><ul><li>O CO 2 é assimilado na planta por combinação com a ribulose-1,5-bisfosfato, por acção da enzima rubisco.(a activação da rubisco está dependente da luz) </li></ul>
  73. 83. <ul><li>Posteriormente há a formação de ácido 3- fosfoglicérico – PGA. </li></ul><ul><li>O PGA é então reduzido a açúcar usando o poder redutor e a energia produzidos durante o transporte fotossintético de electrões. </li></ul>
  74. 85. reacções do ciclo de Calvin <ul><li>6 CO 2 + 6 RuBP + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H + </li></ul><ul><li>C 6 H 12 O 6 + 18ADP + 18 Pi + 12 NADP + + 6RuBP </li></ul>
  75. 86. <ul><li>As trioses formadas no ciclo de Calvin, são convertidas dentro do cloroplasto em amido , ou são exportadas para o citoplasma onde se forma sacarose que é depois translocada da folha para outros órgãos da planta. </li></ul>

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