Aula de fotossíntese

1. Fotossíntese
e
Respiração Celular
Prof.: André Pennycook

2. Metabolismo Celular
• Metabolismo  conjunto de reações
químicas que ocorrem no organismo.
• Reagentes Produtos
Energia

3. De onde vem essa energia?
• A energia necessária para a realização de
reações químicas do organismo vem da
quebra de moléculas, principalmente
carboidratos.
• Outras moléculas também podem ser
fonte de energia para a célula: lipídeos,
proteínas e ácidos nucléicos.

4. Onde a energia fica
armazenada?
• Nas ligações químicas entre os fosfatos
da molécula de ATP.
• ATP: Adenosina Tri-fosfato ou Trifosfato
de Adenosina.

5. Adenina
Pentose
ATP

6. Como o ATP armazena
energia?
• A energia liberada na quebra da glicose é
armazenada nas ligações fosfato.
• Quando a célula precisa de energia o ATP
é quebrado em ADP + P, liberando
energia.

7. Adenina
Pentose
ATP ADP + P
Energia

8. Seres Autótrofos
• São aqueles que produzem o “próprio
alimento”.
• Eles são capazes de transformar energia.
• Os autótrofos fotossintetizantes são
capazes de transformar energia luminosa
em energia química.

9. Seres Heterótrofos
• Não “produzem o próprio alimento”.
• Não conseguem transformar energia, logo
precisam adquirir substratos que liberem
energia quando são quebrados.

10. Fotossíntese
• Energia solar transformada em energia
química.
CO2 + H2O C6H12O6 + O2
Luz
Clorofila

12. FOTOSSÍNTESE
1.1 Organismos fotossintetizadores
1.2 Relação com a luz
1.3 Fatores que afetam a fotossíntese

13. 1.1 Organismos fotossintetizadores
• Plantas verdes;
• Microalgas (diatomáceas e as
euglenoidinas);
• Cianófitas (algas verde-azuladas) e
diversas bactérias.

14. 1.2 Relação com a luz
1.2.1 Descoberta da fotossíntese
1.2.2 Incorporação de água pelas plantas
1.2.3 Etapas da fotossíntese

15. 1.2.1 Descoberta da fotossíntese
• Na segunda metade do séc. XVIII, Jan
Ingenhousz, suspeitou que o CO2 do ar
era utilizado como nutriente pelas
plantas;
• A comprovação deu-se em seguida por
diversos químicos daquele século que
repetiram as experiências do cientista
holandês.

16. 1.2.3 Etapas da fotossíntese
• A fase fotoquímica (dependente da luz solar
ou etapa clara) é a primeira fase do processo
fotossintético;
• A luz é captada, absorvida pela clorofila e
armazenada em moléculas de ATP;
• Nesta mesma etapa, dá-se a fotólise da água;
• Equação:
12H2O + 6NADP + 9ADP + 9P -(luz)-> 9ATP +
6NADPH2 + 3O2+ 6H2O
• Ciclo de Calvin e fixação do C.

17. 1.2.3 Etapas da fotossíntese
• A fase química ou "fase escura“;
• Formação de compostos orgânicos como a
glicose;
• Equação:
6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP -(enzimas)->
12NADP + 18ADP + 18P + 6H2O + C6H12O6
• Plantas jovens consomem mais CO2 e libertam
mais O2;
• Somando-as e simplificando, obtem-se a
equação geral da fotossíntese:
12H2O + 6CO2 → 6O2 +C6H12O6 + 6H2O

18. 1.3 Fatores que afetam a
fotossíntese
• Comprimento de onda e intensidade da
luz;
• [ ] de CO2;
• T;
• H2O;
• Morfologia foliar.

19. 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

20. Fotossíntese
Todo o processo é dividido em duas etapas:
• Fase clara ou etapa fotoquímica
• Fase escura ou fase química
Obs.: a fase escura da fotossíntese não
necessita de ativação luminosa para
acontecer, mas utiliza os produtos
provenientes da fase clara.

21. C
L
O
R
O
P
L
A
S
T
O
Tilacóide
Etapa II
QUÍMICA
Etapa I
FOTOQUÍMICA
Luz H2O CO2
ADP
NADP
H2O
C6H12O6
ATP
NADPH2
O2
E
S
T
R
O
M
A
Glicose
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22. Cloroplasto
• Organela presente nos autótrofos
fotossintetizantes eucariotos onde
encontramos a clorofila.
• Clorofila  pigmento necessário para
a realização da fotossíntese.

24. Fase Clara
• Ocorre nas membranas dos tilacóides.
• É necessária a presença da luz para que
ocorra.
• Acontecem dois processos:
- Fosforilação
- Fotólise da água.

25. FOTOSSISTEMA
Centro de reação
Aceptor
de elétrons
Doador de elétrons
Fóton
clorofila
FOTOSSISTEMA I – P700  700nm  intergrana
FOTOSSISTEMA II – P680 680nm  tilacóides

26. Fotofosforilação cíclica
Fotofosforilação acíclica
ETAPA
FOTOQUÍMICA

27. 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

28. Fosforilação
• Uma série de reações químicas
desencadeadas pela ação luminosa
que resulta na produção de ATP.

29. FOTOSSISTEMA
Centro de reação
Aceptor
de elétrons
Doador de elétrons
Fóton
clorofila
FOTOSSISTEMA I – P700  700nm  intergrana
FOTOSSISTEMA II – P680 680nm  tilacóides

30. e-
A luz solar incide na molécula de clorofila. Essa
molécula armazena essa energia e elétrons são
liberados.

31. e-
e-
Esse elétron é passado para uma proteína
transportadora presente na membrana dos
tilacóides.
Fotossistema II

32. e-
e-
e-
ATP
ATP
Dessa proteína, o elétron é passado para outras proteínas
transportadoras presentes na membrana dos tilacóides. Quando o elétron
pula de uma proteína
para outra, energia é
liberada e ATPs são
produzidos.
Fotossistema II Fotossistema I

33. FOSFORILAÇÃO= TRANSFORMAÇÃO DE
ADP EM ATP(ganha um fosfato).
CICLICA = ELETRONS DESPRENDIDOS DA MOLECULA
DE CLOROFILA “A” VOLTAM A ELA NOVAMENTE.
.

34. Se o elétron desprendido for da clorofila “b”, o
processo é o mesmo da clorofila “a”, só que o elétron
desprendido, voltando ao seu nível energético normal,
não volta à molécula de clorofila de origem, e é entregue
a uma molécula de NAD(nicotinamida-adenina
dinucleotideo), que fica reduzida a NADP, processo
denominado fotofosforilação acíclica.

36. Fotólise da água
• Quebra da água pela energia da luz.
• A água vai repor a perda de elétrons do
fotossistema II e também liberar o
oxigênio (O2) livre para a atmosfera.

38. NADP
• Aceptor intermediário de hidrogênios. É
uma enzima.
• Essa molécula capta os hidrogênios
liberados durante a fotólise da água e os
passa para os Carbonos que formarão a
molécula de glicose.
• NADP + 2H  NADPH2

39. NADPH2

40. Fim da Fase Clara
Produtos:
• ATPs  Fotofosforilação Cíclica e Acíclica
• NADPH2  fotólise da água

41. Fase Escura
• Processo que não depende diretamente
da luz para acontecer.
• Porém necessita dos produtos da fase
clara para ocorrer.
• Ocorre no estroma do cloroplasto.
• Também pode ser chamada de Ciclo de
Calvin.

42. +
+
ATP
ATP
G
L
I
C
O
S
E

43. Pausa para respiração...

44. Respiração Celular
Reações que resultam em
liberação de energia
através da quebra da
molécula de glicose.

45. • Processo pelo qual as células,
na presença do oxigénio,
libertam a energia contida nos
nutrientes, produzindo dióxido
de carbono, vapor de água e
outros produtos tóxicos.
O que é a Respiração Celular ?

46. • A célula necessita, para produzir
energia, de oxigénio e de nutrientes
• Na respiração celular a célula utiliza o
oxigénio e liberta energia contida nos
nutrientes, produzindo dióxido de
carbono, vapor de água e outros
produtos tóxicos
Respiração Celular

47. As reacções que permitem obter energia formam
resíduos

48. • A idade é um dos fatores que
influencia as necessidades
energéticas de um indivíduo
Relação entre a idade e as necessidades
energéticas

49. Respiração Celular
Pode ser de dois tipos:
• Respiração anaeróbia  sem a utilização
de O2, também chamada de
FERMENTAÇÃO.
• Respiração aeróbia  com a utilização de
O2.

50. Controle da rota metabólica

51. Fermentação
Sinônimo: Respiração Anaeróbia (Sem O2)
Local: Citoplasma da célula
Respiração Celular
(Mitocôndria)
Fermentação Lática
Fermentação Alcóolica
S/ O2
C/ O2

52. Fermentação
Fermentação Alcoólica
Realizado por: Leveduras (fungos unicelulares) – Principalmente as do
gênero: Saccharomyces sp.
As leveduras e algumas bactérias fermentam
açúcares, produzindo álcool etílico e gás carbônico,
processo denominado fermentação alcoólica. O
homem utiliza os dois produtos dessa fermentação: o
álcool etílico, empregado há milênios na fabricação
de bebidas alcoólicas e o gás carbônico, importante
na fabricação do pão, um dos mais tradicionais
alimentos da humanidade.
CO2 é o responsável pelo
crescimento da massa do pão
O etanol produzido a partir da
fermentação é utilizado para
produção de bebidas alcoólicas.
O etanol produzido a partir
da fermentação da cana de
açúcar é utilizado para
fabricação do álcool etílico..

53. Fermentação
Fermentação Lática
A fermentação láctica é um processo fermentativo anaeróbio (não requer oxigênio) que visa
degradar moléculas orgânicas para obtenção de energia quimíca, este processo é realizado
por bactérias láticas e em situações de falta de oxigênio em células de músculos
esqueléticos. Dois importantes gêneros de bactérias do ácido lático são Streeptococcus e
lactobacillos.
Lactobacillus sp.
A fermentação do leite é realizada por bactérias que produzem
ácido lático a partir da lactose.
A acidez provoca a coagulação das proteínas do leite que
precipitam.
O leite então fica com dois aspectos a parte líquida chamada de
soro, e a parte sólida formada pela coalhada (proteínas
coaguladas)
Queijo
Iogurte

54. Fermentação
Fermentação Lática
As fibras musculares são células
que necessitam constantemente de
O2 para realizar sua função de
contração
Durante uma atividade física
prolongada a quantidade de O2
que chegam as fibras é limitada.
Para continuar gerando ATP as
células musculares realizam em
condições anaeróbicas a
fermentação lática.
O excesso de ácido lático
nos tecidos musculares pode
causar vários problemas
como fadiga muscular e
Fibra relaxada
Fibra contraída
O2
Respiraçã
o
Glicose
Ácido Lático
2 ATPs
Fermentaçã
o Lática
Mas...

55. Fermentação
• Processo de degradação incompleta de
substancias orgânicas com liberação de
energia e realizada principalmente por
fungos e bactérias.
• A quebra de uma molécula de glicose
gera apenas 2ATPs

56. Fermentação
• Os principais tipos são:
- Fermentação Alcoólica
- Fermentação Láctica

57. Fermentação Alcoólica
• Realizada por leveduras.
• Produtos finais da quebra da glicose: CO2
e Etanol (C2H5OH).
• Utilização humana: produção de pães,
bolos e bebidas alcoólicas.

58. Fermentação Alcóolica
• Utilização pelo homem:
Produção de pães e bolos - fermento
biológico

59. +
+
2 ATP 2 ADP + 2P
4 ATP
4 ADP + 4P 2 NAD
2
NADH2
2 NAD
2 NADH2

60. Fermentação Láctica
• Realizada por bactérias do leite
• Produto final da quebra da glicose:
Ácido Láctico.
• É empregada na preparação de
iogurtes e queijos
• Também ocorre em nossos músculos
em situações de grande esforço físico

61. Fermentação Láctica
• Utilização pelo homem:
Produção queijos e
iogurtes

62. 2 ATP 2 ADP + 2P
4 ATP
4 ADP + 4P 2 NAD
2 NADH2

63. Respiração Aeróbia
• Processo pelo qual a glicose é
degradada em CO2 e H2O na presença
de oxigênio.
• Rendimento: 38 ATPs por molécula de
glicose quebrada.
• Dividida em duas partes:

64. Respiração Aeróbia
• Fase anaeróbia (glicólise): não
necessita de oxigênio para ocorrer e é
realizada no citoplasma.
• fase aeróbia (ciclo de Krebs e cadeia
transportadora de elétrons): requer a
presença de oxigênio e ocorre dentro
das mitocôndrias

65. Equação Geral
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 38
ATP

66. Membrana interna
Membrana externa
Matriz Mitocondrial
Crista Mitocondrial
Mitocôndria

67. Glicólise
2 ATP 2 ADP + 2P
4 ATP
4 ADP + 4P 2 NAD
2 NADH2

68. 2 NAD 2 NADH2
CO2
+
Co-Enzima A
Acetil-CoA
Piruvato

69. +
ATP ADP + P
3 NAD
3 NADH2
FAD
FADH2
Ciclo de Krebs

70. NADH2
FAD
2 e- + O
O--
H+ H+
H2O
+
NAD
2 e-
+
ATPs
Cadeia
Transportadora
de Elétrons

71. Mitocôndria

72. Glicólise
• Quebra da glicose em duas moléculas
de piruvato + NADH + ATP

73. • Após a formação dos ácidos pirúvicos eles entram na mitocôndria, sendo
atacados então por desidrogenases e descarboxilases.
• Logo, são liberados CO2, que são liberados pela célula e hidrogênios que são
capturados pelo NAD.
• O acetil formado combina-se com a Co-enzima A (Co-A) e a nova molécula
(Acetil-CoA) começa o ciclo de Krebs

74.  Glycolysis tem a sua origem no
Grego em que glyk = Doce + Lysis =
Dissolução
Na atualidade podemos definir a
Glicólise como a seqüência de
reacções que converte a Glicose
em Piruvato, havendo a
produção de Energia sob a forma
de ATP
Glicólise/Definição

75. • Ocorre em todos os tecidos (exceto fígado em jejum)
• Início do processo de oxidação de carboidratos
• Principal substrato = GLICOSE
• Substratos 2ários = Frutose e Galactose
• Possui 2 Fases:
- Investimento de Energia (-2 ATPs)
- Pagamento de Energia (+ 4ATPs + 2NADH)
Glicólise/Definição

76. Coenzima A

77. Ciclo de Krebs
• Ocorre na matriz mitocondrial.
• Todo carbono responsável pela formação
do acetil é degradado em CO2 que é
então liberado pela célula, caindo na
corrente sanguínea.

78. Ciclo de Krebs
• São liberados vários hidrogênios, que são
então capturados pelos NAD e FAD,
transformando-se em NADH2 e FADH2.
• Ocorre também liberação de energia
resultando na formação de ATP

79. Ciclo de Krebs

80. Cadeia Transportadora de
Elétrons
• ocorre nas cristas mitocondriais.
• Também chamado de Fosforilação
Oxidativa.
• É um sistema de transferência de elétrons
provenientes do NADH2 e FADH2 até a
molécula de oxigênio.

81. Cadeia Transportadora de
Elétrons
• Os elétrons são passados de molécula
para molécula presente nas cristas
mitocondriais chamados CITOCROMOS.
• Quando o elétron “pula” de um citocromo
para outro até chegar no aceptor final (o
oxigênio), ocorre liberação de energia que
é convertida em ATP.

82. Cadeia Transportadora de
Elétrons

83. Resumindo...
• Glicólise: 2 ATPs + 2 NADH
• Formação do Acetil-CoA: 2 NADH + 2 CO2
• Ciclo de Krebs: 6 NADH + 2FADH + 2
ATPs + 2 CO2
• Cadeia Transportadora de Eletrons:

84. Cadeia Transportadora de Eletróns:
• NADH  3 ATPs
• FADH  2 ATPs
• 10 NADH  30 ATPs
• 2 FADH  4 ATPs
•  4 ATPs
Resumindo...
38
ATPs

85. Fim...