A assimilação do carbono a fotossíntese

Faculdade de Ciências – Departamento de Ciências Biológicas

O metabolismo do carbono I

A assimilação de carbono através da fotossíntese

A assimilação de carbono

Conjunto de processos biológicos de
incorporação de CO2 gasoso nos compostos
orgânicos que constituem os organismos.

– Nas plantas e cianobactérias através da
fotossíntese (ciclo de calvin).

– Nas bactérias através do ciclo de Krebs reverso.
15/05/2012 Por Íris Victorino irisvictorino@gmail.com 2

A assimilação de carbono

A vida na Terra depende da energia derivada do
Sol.

A fotossíntese é o único processo biológico que
consegue captar esta energia.

Através deste processo esta energia solar é
transformada.


A fotossíntese

Fotossíntese ― síntese utilizando luz. Processo
físico-químico realizado pelos seres
vivos clorofilados*.

Estes organismos captam a energia solar para
sintetizar compostos orgânicos (açúcares).


A fotossíntese cont.

A energia acumulada nos compostos orgânicos é
depois utilizada:

1. Noutros processos químicos das plantas;

2. Como fonte de energia para outras forma de
vida;


Luz
– Equação geral: 6H2O + 6CO2 → 6O2 + C6H12O6

– Ocorre no mesófilo da folha

Fonte: http://www.google.com/imgres?hl=pt-
PT&biw=1280&bih=660&gbv=2&tbm=isch&tbn
id=5-
LE9655oaEtzM:&imgrefurl=http://www.univers
itario.com.br/celo/topicos/subtopicos/botanica
/anatomia_vegetal/folha/folha.html&docid=ov
tmgpHa01CH8M&imgurl=http://www.universit
ario.com.br/celo/topicos/subtopicos/botanica/
anatomia_vegetal/folha/Aula9fig7.gif&w=533&
h=331&ei=WVOvT4aFMMnGtAaxw7mPBA&zo
om=1&iact=hc&vpx=794&vpy=157&dur=6628
&hovh=177&hovw=285&tx=147&ty=93&sig=1
07495435169357111403&page=1&tbnh=119&
tbnw=192&start=0&ndsp=16&ved=1t:429,r:3,s
15/05/2012
Estomas
Por Íris Victorino irisvictorino@gmail.com :0,i:77 6

As células do mesófilo contém muitos cloroplastos.

Fonte: http://www.google.com/imgres?hl=pt-
PT&biw=1280&bih=660&gbv=2&tbm=isch&tbnid=9R
XXAuJlqiJrUM:&imgrefurl=http://www.botanica.cnba
.uba.ar/Pakete/3er/LaCelula/Cloroplastos.htm&docid
=zi2Oa3-
6qq6UUM&imgurl=http://www.botanica.cnba.uba.ar
/Pakete/3er/LaCelula/Cloroplastos_archivos/image00
4.jpg&w=324&h=260&ei=L1evT_KLEcHJsgbQqP2cBA
&zoom=1&iact=hc&vpx=791&vpy=344&dur=612&ho
vh=201&hovw=251&tx=116&ty=121&sig=107495435
169357111403&page=1&tbnh=147&tbnw=183&start
=0&ndsp=15&ved=1t:429,r:13,s:0,i:99


Os cloroplastos
• Contém pigmentos fotossintéticos como a clorofila
que absorve luz e cuja energia é depois colhida
pelos PSI e PSII.

– Esta energia será depois utilizada:

• redução de NADP+ a NADPH Utilizados para a síntese de
açúcares nas reações de
• síntese de ATP fixação e redução de CO2


Os cloroplastos cont.

Os cloroplastos também contém grânulos de
amido e lípidos, DNA, RNA e ribossomas próprios.

– Assim, algumas proteínas dos cloroplastos são
produtos da transcrição e tradução que
ocorrem no próprio cloroplasto.


A absorção de energia
• A luz proveniente do Sol tem características de
onda e de partícula.

Onda - caracterizada pelo seu comprimento e
frequência.

Partícula de luz ou fotão. Cada fotão contém
um montante de energia conhecido como
quantum (plural quanta).

– Comprimento de onda (λ) distância entre picos
sucessivos.

Fonte:
http://www.kiron.unesc.ne
t/wiki/index.php/Modelos_
de_Cores


– Frequência (ν) número de picos observados
num determinado período de tempo.

Fonte:
http://www.google.pt/imgres?imgurl=http://files.aj
uda-9ano.webnode.pt/200000051-
0279a036b2/img_som_onda.jpg&imgrefurl=http://
ajuda-
9ano.webnode.pt/a7%25C2%25BA%2520e%25208
%25C2%25BA/&usg=__EVp-
QxqAF0tIWR99PaJ4mMyRbOE=&h=400&w=600&sz
=108&hl=pt-
PT&start=6&zoom=1&tbnid=XwKPEZpUlXvePM:&tb
nh=90&tbnw=135&ei=Od6wT5KLF8ncsgb79ezVBg&
prev=/search%3Fq%3Dcomprimento%2Bde%2Bond
a%26hl%3Dpt-
PT%26rlz%3D1T4SKPB_enMZ394MZ475%26biw%3
D1024%26bih%3D512%26gbv%3D2%26tbm%3Disc
h&itbs=1


A absorção de energia cont.
Espectro de absorção quantidade de energia da
luz absorvida por uma molecula ou substância em
função do seu comprimento de onda.

• Lei de Planck Onde:
E – energia
h.c
E= ou E = h.γ h – constante de Planck
λ c – velocidade da luz
λ – comprimento de onda
γ – frequência ( c/λ)

A absorção de energia cont.
• Quando a luz atinge um objeto ela pode:
– Ser absorvida, ser transmitida ou ser refletida.

• A cor de um objeto depende da luz que ele reflete.
Se toda luz for absorvida o objeto será preto.

• As substâncias que absorvem determinados
comprimentos de onda denominam-se pigmentos.


Os pigmentos fotossintéticos
a. Clorofilas*
- a e b nas plantas superiores;

b. Carotenóides

c. Ficobilinas

d. Pigmentos acessórios


A clorofila
• Anel de porfirina com Mg2+ no centro (que
determina a cor da molécula) e um fitol (unidade
lipofílica que liga a clorofila a membrana);


A clorofila cont.

Características

Tipos de clorofilas Grupo que possuem λ em que
Cor
ligado ao anel absorvem

Clorofila a Metil Azul-esverdeada 430-660 nm

Clorofila b Formil Amarela 454-643 nm


Os carotenóides

• Possuem cor amarela-alaranjada ou vermelha;

• Dois tipos:

– Carotenos ( átomos de C e H, ex: β-caroteno)

– Xantofilas ( átomos de C, H e O)


Os carotenóides cont.

• Carotenos e as xantofilas são
tetraterpenos formados pela
junção de unidades de isopreno.


As ficobilinas
Encontradas nas algas vermelhas e nas cianobactérias;

Dois tipos:
Ficoeritrobilina (rodofíceas)
Ficocianobilina (cianofíceas)

Fonte: zyxel-nsa210.lilu2.ch


Os pigmentos acessórios
• São pigmentos não diretamente envolvidos nas
reações luminosas. Servem para:

– Absorver luz nos λ onde a clorofila não absorve;

– Transferir esta luz para a clorofila;

– Proteger a clorofila da oxidação;


Os fotossistemas
• A luz é absorvida nos centros de reação de duas
unidades conhecidas como fotossistemas.
• Descritos por Emerson em 1960.
Tipo de Fotossistema Características

Absorve luz em comprimentos de onda maiores do
Fotossistema I ou PSI ou P700 que 680 nm, 700 nm precisamente;
Produz um agente redutor forte e um fraco oxidante;

Absorve luz no comprimento de onda igual a 680 nm;
Fotossistema II ou PSII ou P680
Produz um agente oxidante forte em um fraco redutor;


A fotossíntese

• Ocorre em duas etapas a saber:

– Fase fotoquímica ou luminosa

– Fase química ou escura


A fase luminosa
• Reações realizadas por quatro complexos proteicos:

Fonte: Hopkins, 2000

O fotossistema II
– Localizado na membrana do tilacoide

– Constituído por:

 Duas proteínas de 32 e 34 kDa (D1 e D2)
 Pigmento 680
 Plastoquinona (PQ) transporta 2 electrões do
PSII para o PSI e H+ do estroma para o lúmen)
 Feofitina
 Citocromo b550

Citocromo b6/f
• Localizado no grana, no estroma e no tilacoide

• Constituído por:

 Proteína Fe-S
Citocromos do tipo b e c (também denominado f)

• Função – transferir eletrões do PSII para o PSI através
da oxidação da plastohidroquinona (PQH2) e redução
de plastocianina (PC).

O fotossistema I
• Localizado no estroma e no tilacóide

• Constituído por:

 Duas proteínas de 66 a 70 kDa
Pigmento 700
Proteínas de ligação: plastocianina (PC), ferredoxina e
centros activos Fe-S
• Função: oxidar a PC reduzida e transferir eletrões para
Fe-S

ATP sintase
• Localizada no estroma

Local catalítico

Porção hidrofóbica

Fonte: Hopkins,2000


Os cientistas sempre acreditaram que as reações
de fixação de CO2 eram independentes da luz,
denominando-as “Reações do Escuro”.


Nas últimas três décadas, no entanto, tornou-se
claro que estas reações são controladas pela luz
sendo mais correto chamá-las:

• Fase bioquímica
• Reações de fixação do carbono
• Ciclo de redução do carbono
• Ciclo de redução da pentose-fosfato


A fase escura
Usa-se a energia (ATP e NADPH) obtida na fase luminosa para
sintetizar matéria orgânica a partir de matéria inorgânica.

Fonte: Taiz e Zieger, 1998
Reações da fase luminosa Reações da fase escura


A fase bioquímica da fotossíntese
Envolve 3 processos principais:

A. Ciclo de Calvin

B. Síntese de amido e sacarose

C. Síntese de fructosanos


A. Ciclo de Calvin
Processo de redução de CO2 para carbohidratos
que ocorre nos cloroplastos.

Fonte: recursos.cnice.mec.es


A. Ciclo de Calvin cont.
• Originalmente descrito para plantas C3:

– Todas Angiospérmicas

– Briófitas

– Algas

– Maioria das pteridófitas

• A enzima que catalisa este processo é a RuBisCo,
Ribulose-1, 5-Bifosfato Carboxilase oxigenase.

• Possui 2 subunidades: “a” ou maior (codificada
no núcleo) e “b” ou menor (codificada nos
clorosplastos).

• É a proteína mais abundante da Terra.


• Dos 6 fosfogliceraldeídos produzidos:

– Três serão usados nos cloroplastos para a síntese
de amido.

– Os outros três serão transportados o citossol
(sistema antiporte) e aqui serão usadas para
formar 1) sacarose ou 2) para formar polissacáridos
da parede celular.



• A luz influencia este processo:

1. Realizando mudanças no estroma;

2. Alterando o movimento de protões e de Mg2+;

3. Reduzindo as pontes dissulfídricas;


B. Síntese de amido e sacarose
• Sacarose – principal forma de carbohidrato
translocada na planta via floema.

• Amido – carbohidrato insolúvel, de reserva.
– Amilose e amilopectina

Ambos sintetizados a partir da triose-fosfato gerada no ciclo de Calvin.


C. Síntese de fructosanos
• Composto por cadeias de frutose e sacarose.

• Frequentes nas plantas C3 (gramíneas) mas
existem também nas:
– Asteraceae
– Campanulaceae
– Liliaceae
– Iridaceae


C. Síntese de fructosanos cont.
• Tipos:

1. Insulina (ausentes em gramíneas)

2. Levanas (frequentes em folhas e caules de muitas
gramíneas das zonas frias)

3. Outros sem nome (presentes na cebola, no aspargo e
no trigo)


C. Síntese de fructosanos cont.
• Principais enzimas:
– SSF (sacarose-sacarose-frutosil transferase)
combina duas sacaroses;

– FFF (frutano-frutano-frutosil transferase) enzima
de alongamento;

• Função dos fructosanos – responsáveis pelo acúmulo
de hidratos de carbono.

A assimilação do carbono a fotossíntese

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Destaque

Destaque (8)

Mais de Credencio Maunze

Mais de Credencio Maunze (20)

A assimilação do carbono a fotossíntese