O documento descreve as principais etapas da fotossíntese, incluindo a fase fotoquímica e a bioquímica. A fase bioquímica envolve o ciclo de Calvin, no qual o CO2 é fixado e reduzido para produzir glicose. O documento também discute estratégias alternativas de fixação de carbono em plantas C4 e CAM.

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. A Fase Bioquímica da
Fotossíntese

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.  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. Imagem que representa o local onde o ciclo de Calvin ocorre.

6.  O Ciclo de Calvin ocorre em três etapas:
1. Fixação,
2. Redução,
3. Regeneração do Receptor.

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.  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.  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.  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.  A cada volta completa do ciclo, uma molécula de CO2 é
reduzida e uma molécula de RuBP é regenerada.

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.  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+

16.  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.

17. Imagem representando a atividade carboxilase e a atividade
oxigenase da rubisco

18. - 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.

19.  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.

21.  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.

22.  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.

23.  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

24.  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-

26.  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.

27.  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.
.

29. 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