Fotossíntese

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Apresentação da unidade curricular de 10º ano (Biologia e Geologia) "Obtenção de Matéria".

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Fotossíntese

  1. 1. Biologia e Geologia – 10º ano novembro de 2015
  2. 2. Células fotossintéticas   A fotossíntese é realizada por plantas, algas (protistas), e algumas bactérias (cianobactérias).   Nas plantas e nos protistas fotossintéticos, o processo ocorre em organelos específicos localizados no citosol, chamados cloroplastos.   Os cloroplastos são constituídos por pigmentos, nomeadamente um que dá cor verde à planta, designado por clorofila. Cloroplasto. MET X37,000 As células foliares de uma planta (mesófilo) com cloroplastos.
  3. 3. Organização do cloropasto   O cloroplasto é um organelo envolvido por duas membranas separadas por um estreito espaço intermembranar.   As membranas delimitam um espaço interno constituído por duas regiões:   conjunto de sacos achatados designados tilacóides, os quais se agrupam em estruturas chamadas granum.   Um fluido, o estroma, que envolve os tilacóides.   Estes organelos contêm ADN bem como ribossomas, os quais são utilizados na síntese de algumas proteínas no cloroplasto. Estroma, fluido que ocupa o interior do cloroplasto Tilacóide Tilacóide membranes Granum, conjunto de tilacóides que cntêm a clorofila Membrana externa Membrana interna
  4. 4. Fotossíntese   A fotossíntese é um processo biológico que transforma a energia luminosa (fotões) em energia química (contida na matéria orgânica). Durante o processo fotossintético produz- se:   energia química que é utilizada pelos produtores e mais tarde pelos consumidores.   oxigénio, gás essencial para a sobrevivência de vários grupos de seres vivos (aeróbios). C. orgânicos (armazenados em órgãos vegetais) Oxigénio (através dos estomas) Água e nutrientes (através das raízes) Dióxido de carbono (através dos estomas) 6CO2 + 12H2O C6H12O6 = 6O2 + 6H2O Clorofila Luz solar Luz solar
  5. 5. Espectro solar   A luz é uma forma de energia, mais especificamente, uma radiação electromagnética.   O olho humano apenas capta um pequeno conjunto de radiação proveniente do Sol que constitui a luz branca, ou seja, um segmento da radiação electromagnética situada entre os 380 e os 750 nanómetros (nm).   esta radiação é conhecida por luz visível ou luz branca.   é esta radiação que é utilizada durante a fotossíntese. 750650550450400380 Raios gama Raios X Ultra- violeta Infravermelho Microondas Ondas de radio Luz visível Comprimento de onda (nm) Aumento da energia Aumento do comprimento de onda
  6. 6. Pigmentos fotossintéticos   Os pigmentos fotossintéticos das plantas são englobados em duas categorias:   Clorofilas, absorvem preferencialmente a radiação vermelha e o azul-violeta. São os principais pigmentos fotossintéticos nas plantas. Responsáveis pela cor verde.   Carotenóides, absorvem fortemente a radiação azul- violeta e dão a cor laranja, amarela, ou vermelha. Os carotenóides são os responsáveis pela cor alaranjada das cenouras.
  7. 7. Pigmentos fotossintéticos   Os pigmentos fotossintéticos estão presentes nos cloroplastos (no caso das plantas) e absorvem a radiação azul e vermelha. Uma vez que refletem a radiação verde permite que os nossos olhos vejam esses órgãos com essa cor.   As folhas das plantas contêm outros pigmentos que captam a radiação noutros comprimentos de onda. A radiação verde é refletida Luz solar A radiação vermelha e a azul são absorvidas Tilacóides
  8. 8. 0 20 40 60 80 Quantidadedeluzabsorvida 400 500 600 700 Comprimento de onda (nm) Espectro de absorção dos pigmentos fotossintéticos (Quantidade relativa de luz absorvida em diferentes comprimentos de onda) Espectro de absorção   O espectro de absorção dos diferentes pigmentos fotossintéticos fornece indicações sobre o seu papel durante o processo fotossintético. Clorofila b Carotenóidess Clorofila a
  9. 9. Espectro de ação   O espectro de ação representa a eficiência energética em função do comprimento de onda das radiações absorvidas. A ação do espctro (as taxas mais elevadas ocorrem nas zonas corresponentes às radiações azul- violeta e laranja-vermelho) 500 600 700400 Espectro de ação da fotossíntese Taxadefotossintese Comprimento de onda (nm) 20 40 60 80 100 0
  10. 10. Fotossíntese   Fases do processo fotossintético. Energia solar Fase fotoquímica Processo: energia captada através do fotossistema I e fotossistema II Localização: tilacóides (grana) Glicose Oxigénio Água Água Dióxido de carbono Fase química Processo: fixação do carbono através do ciclo de Calvin Localização: estroma Materiais Produtos Produto principalATP NADP.H2 NADP ADP
  11. 11. Fotossíntese   O processo fotossintético compreende duas fases complementares:   fase fotoquímica (T), a qual ocorre ao nível da membrana dos tilacóides constituindo a fonte energética para a reações de oxirredução.   fase química (E), que se realiza no estroma na qual ocorre a fixação do carbono. Locais no cloroplasto onde ocorrem as duas fases da fotossintese. T T E E
  12. 12. Fotossíntese em plantas C3   O diagrama sintetiza a fotossíntese em plantas do tipo C3. Água proveniente do xilema (seiva bruta) Água: durante o processo ocorre a libertação de água. Oxigénio (origina-se a partir da dissociação da molécula de água) Hidrogénio (origina-se a partir da dissociação da molécula de água. Dióxido de carbono captado do meio (entra através dos estomas). O carbono reage com moléculas com cinco carbonos existentes no estroma Trioses (da fixação do dióxido de carbono resultam moléculas com três carbonos) Luz solar ATP NADPH + H+
  13. 13. Fotossistemas   Os fotossistemas existentes nas plantas correspondem a proteínas complexas que intevêm na captação da energia luminosa que será convertida em energia química (ATP and NADPH). Esta fase ocorre ao nível da membrana dos tilacóides.   Os fotossistemas estão relacionados com a fase fotoquímica da fotossíntese.   É através dos fotossistemas que ocorre a absorção da luz solar e que permite elevar o nível energético dos electrões. NADPH Complexo proteico ATP Complexo proteico Luz solar P700 Fotossietma I Absorve a luz nos 700 nm Os electrões perdidos são repostos por electrões provenientes do FSII P680 Fotossistema II Absorve a radiação correspondente aos 680 nm Luz solar
  14. 14. Fase fotoquímica   Quando as moléculas de clorofila absorvem a radiação solar (um fotão), um electrão é excitado passando a um nível energético superior. Este fluxo de electrões na membrana do tilacóide pode ocorrer através de duas vias:   fotofosforilação acíclica (esquema abaixo), os electrões “perdidos” para o transportador (cadeia transportadora) são substituídos pelos electrões provenientes da molécula de água.   fotofosforilação cíclica neste processo o electrão não sendo captado pelo NADP+, gira em torno de um ciclo que envolve apenas o fotossistema I. Forma-se ATP, mas não NADPH. NADP+ redutase NADPH + H+ NADP+ + 2H+ Luz solar 2e-2e- 2e-2e- H+ ADP + Pi ATP 2H+ H2O ½O2 ATP sintase H+ Luz solar Tilacóide (membrana) Tilacóide (espaço interno) Fotossistema IFotossistema II
  15. 15. Fase fotoquímica NADP+ redutase NADPH + H+ NADP+ + 2H+ Luz solar 2e-2e- 2e-2e- H+ ADP + Pi ATP 2H+ H2O ½O2 H+ Luz solar Fotossistema IFotossistema II Quando as moléculas de clorofila absorvem a luz, um electrão fica excitado e passa para um nível energético superior. A saída deste electrão cria um “buraco” que tem de ser colmatado. Cadeia transportadora: cada electrão é transferido de um transportador para outro ocorrendo perdas de energia. Esta energia é utilizada para bombear iões de hidrogénio através da membrana do tilacóide. NADP é a molécula que mobiliza o H+ do tilacóide para o ciclo de Calvin (estroma). Fluxo de H+ através da mebrana membrane é conseguido pela ação da ATP sintetase. ATP sintetase catalisa a produção de ATP a partir ADP e fosfato inorgânico (Pi) Desdobramento da molécula de água: na fotofosforilação acíclica, os electrões perdidos para a cadeia transportadora são substituídos pelos provenientes da água (desdobramento) ocorrendo a libertação de oxigénio.
  16. 16. Fase química   A fase química da fotossíntese (Ciclo de Calvin) ocorre no estroma resultando a fixação do carbono (CO2) proveniente do meio.   No ciclo de Calvin, os átomos de carbono provenientes do meio (atmosfera) são incorporados nos compostos orgânicos.   O ião hidrogénio (H+) é adicionado ao CO2 e a uma molécula intermediária com 5 carbonos de forma a produzirem-se hidratos de carbono.   O poder redutor capaz de realizar a fixação do carbono provém do NADPH.   A enzima envolvida, RuBisCo, funciona de forma óptima em ambientes com pouco oxigénio. APD: Ácido fosfoglicérico CO2 Hexose açúcar Os hidratos de carbono produzidos durante o Ciclo de Calvin podem ser armazenados para fornecerem posteriormente energia necessária ao metabolismo da planta. A fixação do carbono não é independente da luz uma vez que necessitou dela para o processo. O H+ e o ATP formam-se durante a fase fotoquímica. RuBP: Ribulose bifosfato Ribulose bifosfato carboxilase (RuBisCo) ADP + Pi ATP ATP ADP + Pi Triose-fosfato NADPH + H+ NADPRibulose fossfato
  17. 17. Fase química   A fase química da fotossíntese (Ciclo de Calvin) ocorre no estroma resultando a fixação do carbono (CO2) proveniente do meio.   No ciclo de Calvin, os átomos de carbono provenientes do meio (atmosfera) são incorporados nos compostos orgânicos.   O ião hidrogénio (H+) é adicionado ao CO2 e a uma molécula intermediária com 5 carbonos de forma a produzirem-se hidratos de carbono.   O poder redutor capaz de realizar a fixação do carbono provém do NADPH.   A enzima envolvida, RuBisCo, funciona de forma óptima em ambientes com pouco oxigénio. Hexose açúcar

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