Fotossíntese atualizado

FOTOSSÍNTESE I

Profa. Marcia M Pedroso
www.biologiaprofma.blogspot.com

Definição: É o processo pelo qual as algas, plantas,
cianobactérias, certos protistas (euglena) e mais recentemente
uma família de pulgões, transformam energia luminosa em
energia química.
→ Através da fotossíntese aproveita-se a energia da luz solar
para converter dióxido de carbono, água e minerais em
compostos orgânicos e oxigênio gasoso;
→ Ela é a base da cadeia alimentar, pois todos os seres
dependem dela diretamente ou indiretamente.


É descoberta superfamília de insetos que realiza fotossíntese
De acordo com o artigo “Light- induced electron transfer and ATP
synthesis in a carotene synthesizing insect” publicado na revista Nature,
em agosto de 2012, o afídeo (pulgão) denominada Pisum acyrthosiphon
faz fotossíntese em um processo semelhante ao das plantas.


Fotossíntese:

• Conversão de energia luminosa
em energia elétrica;

• Conversão da energia elétrica
em energia química.


Em resumo

Fotossíntese em plantas, algas e protistas

6 CO2 + 12 H2O clorofila e Luz C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O


Parede Célula
celular clorofilada
Núcleo

Folha Vacúolo
Cloroplasto

Esquema da
Tilacóide molécula de
Membrana externa clorofila
Membrana
interna Complexo antena

Tilacóide

DNA
Cloroplasto Estroma Granum
Granum
Membrana do tilacóide


Cromoplastos: apresentam pigmentos fotossintetizantes.

Leucoplastos: não apresentam pigmentos, tem função de
armazenar substâncias, como:
• Amiloplastos (amido);
• Oleoplastos (óleo);
• Proteoplasto (proteína).


• Os cloroplastos possuem
DNA, RNA e proteínas
específicas
(autoduplicação), o que
reforça a teoria da
endossimbiose;

• Possuem nucleotídeos,
ATP, ADP e NADP
dissolvidos no estroma;

• Constituídos por:
Água (50%)
Proteínas (25%)
Gorduras (15%)
Clorofila (3%)
Outros pigmentos (2%)


Os pigmentos fotossintetizantes

Existem vários tipos de clorofila, que diferem ligeiramente
entre si e absorvem a luz de modo mais eficiente em diferentes
comprimentos de onda, dentro do espectro azul e vermelho.
Clorofila A (em todos organismos, - bactéria)
4 tipos
Clorofila B (vegetais, algas e algumas bactérias)
principais Clorofila C (algas)
Bacterioclorofila (bactéria)


Os pigmentos
fotossintetizantes


Os pigmentos fotossintetizantes
Freqüência (Hz)
1021 1018 1016 7. 1014 4 . 1014 1012 1010 104
Violeta azul verde amarelo laranja vermelho
Raios Ondas de rádio
Gama Ultravioleta Infravermelhos
e TV
Raios X Microondas
Luz visível
0,1nm 10nm 100nm 400------740nm 10mm 50mm
100mm Comprimento
Unidades:
mm: 10-6 m de Onda
nm: 10-9 m
A: 10-10 m

Alga Spirogyra sob a luz decomposta por um prisma e em contato com bactérias
aeróbicas.

Reações químicas da fotossíntese:
• Etapa fotoquímica (reações de claro);
• Etapa Química (reações de escuro);

EQUAÇÃO GERAL

6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

Energia luminosa Clorofila


FOTOSSÍNTESE II
Etapa Fotoquímica e
Etapa Química

• Depende da luz;
• Ocorre dentro dos tilacóides na molécula de clorofila;
• Ocorre a fotólise da água;
• Produz O2 (respiração da planta na mitocôndria e o
excesso é liberado na atmosfera);
• Produz na fosforilação: ATP (energia para etapa
química) e NADPH2 ;
• Os H liberados serão utilizados para formar a glicose
(etapa química)


Etapa Fotoquímica


Fotólise da água: quebra da molécula de água em presença de luz

Luz
2 H2O 4 H+ + 4 e- + O2
Clorofila

4 H+ + 2 NADP 2 NADPH2

Fotofosforilação: adição de fosfato em presença de luz
ADP ATP

Adenina

Fosfato

Ribose

ADENOSINA (nucleotídeo)

NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP)

Adenosina difosfato (ADP)

Adenosina trifosfato (ATP)

• Ocorre no estroma dos cloroplastos;
• Não depende de luz (reação de escuro);
• Forma-se o açúcar (glicose);
• Ocorre a absorção efixação de gás carbônico (CO2 )
do ar atmosférico, os NADPH2 e os ATP produzidos
nas reações de claro.

A equação dessa fase pode se resumida da seguinte forma:

6C O2 + 12NADPH2 + nATP C6 H12 O6 + 6 H2 O + nADP + nP


A etapa química
O2  liberado para o ambiente
Os produtos da
etapa fotoquímica NADPH2 e ATP  que serão utilizados na etapa química

Durante a etapa química o CO2 recebe o hidrogênio transportado pelo NADPH proveniente da
fotólise da água. Há então a formação de carboidratos, denomidada de fixação do carbono.

O ATP obtido na etapa fotoquímica é utilizado em diversas reações químicas nessa etapa. Essas
reações compreendem o ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin

Ciclo de Calvin

6 CO2 + 12 NADPH2 + 18 ATP C6H12O6 + 12 NADP + 18 ADP + 18 Pi + 6 H2O

Comprovando o processo de fotossíntese

Como provar a
produção de oxigênio
por plantas

Etapa Química


Etapa Química
CICLO DE CALVIN


Etapa Química - Resumo da fase
escura.
CO2

NADPH2
Fase escura
ATP
Produtos da
fase clara
(CH2O) e H2O
O2

RESUMO DA FOTOSSÍNTESE

O2 H2O NADP CO2

NADPH2 (CH2O)
Fase luminosa Fase escura
ATP
H2O

ADP + P


Luz H2O CO2

C ADP
L
O E
R S
ATP T
O Etapa I Etapa II R
P FOTOQUÍMICA O
L QUÍMICA M
A NADPH2 A
S
Tilacóide
T NADP
O

C6H12O6
O2 H2O Glicose

A fonte de energia
A relação entre mitocôndrias
Fonte imediata de energia  ATP
e cloroplastos
Fonte imediata de energia  glicose


RESPIRAÇÃO CELULAR FOTOSSÍNTESE

LOCAL O início acontece no citoplasma, mas o processo Cloroplastos
se efetua nas mitocôndrias.

FUNÇÃO Produção de energia, armazenada em moléculas Produção de matéria orgânica, dentre as
de ATP quais, a glicose e outros carboidratos.

EQUAÇÃO C6H12O6 + 6O2  6 CO2 + 6H2O + 38 ATP 6 CO2 + 12 H2O  C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
(com luz e clorofila)

ETAPAS Glicólise= ocorre no citoplasma (etapa s/ a
utilização do oxigênio). Fase clara ou fotoquímica= ocorre nas
Ciclo de Krebs= ocorre na matriz mitocondrial. membranas dos tilacóides no cloroplasto
(etapa s/ a utilização do oxigênio). Fase escura ou química= ocorre no
Cadeia respiratória= ocorre nas cristas estroma do cloroplasto
mitocondriais. (etapa c/ a utilização do
oxigênio).

SUBPRODUTOS DE GLICÓLISE: 2 ATPs, 2 NADH2 e 2 C3H4O3 FASE CLARA: ATP, NADH2 E OXIGÊNIO
CADA ETAPA (ácido pirúvico). (liberado para a atmosfera)
CICLO DE KREBS: 3 NADH2, 1 FADH2, 1 ATP e FASE ESCURA: CARBOIDRATOS
6 CO2 (gás carbônico) (GLICOSE)
CADEIA RESPIRATÓRIA: ATP E ÁGUA

PARTICULARIDADES O processo de respiração é composto por duas O oxigênio atmosférico é liberado a partir
fases anaeróbicas e uma fase aeróbica; o oxigênio de um processo denominado fotólise da
só é utilizado na cadeia respiratória. água. A fase escura só acontece a partir
dos produtos da fase clara.
OBSERVAÇÕES O outro processo energético é a fermentação, O outro processo de síntese de
realizado por algumas bactérias e fungos; o carboidratos é a quimiossíntese em que a
saldo energético da fermentação é de 2 ATPs, luz não participa do processo; é realizado
pois a glicose não é completamente degradada. por bactérias, que retiram a energia de
compostos inorgânicos.

FOTOSSÍNTESE III
Fatores limitantes da
fotossíntese

Fatores que afetam a Fotossíntese
A taxa de fotossíntese pode ser medida através de:
Concentração de oxigênio liberado;
Quantidade de gás carbônico consumido.
Porém existem fatores do vegetal que interferem na taxa de
fotossíntese, como:
Superfície foliar;
n° de cloroplastos;
Concentração de clorofila;
Atividade de enzimas.
Já os fatores ambientais que interferem na taxa de
fotossíntese, como:
Temperatura;
Intensidade luminosa;
Taxa de respiração celular;
Concentração de CO2 Profa. Marcia M Pedroso

Fatores Ambientais que afetam a
Fotossíntese


Fatores que afetam a Fotossíntese

P.S.L

40
0,03 0,3 %CO2 Intensidade °C
luminosa

Ponto de Compensação Fótico

Intensidade
luminosa


Música da Fotossíntese: ritmo Perla
http://www.youtube.com/watch?v=Gb82DrD8sas
Na madrugada não rola nada
Precisa luz pra começar
Nos tilacóides a fase clara gera ATP, NadP, 2H
A luz que chega quebra a água e O2 vai liberar
Libera elétrons e energia pra fase escura utilizar

Mas essa fase clara é só preparação
Porque é lá no estroma que rola a redução
Do CO2 do ar em glicose fixar
Pra isso acontecer então agora eu vou cantar

Entra CO2 usa Adp e NadP, pra glicose fazer (2x)

Na madrugada não rola nada
Precisa luz pra começar
Nos tilacóides a fase clara gera ATP, NadP, 2H
A luz que chega quebra a água e O2 vai liberar
Libera elétrons e energia pra fase escura utilizar

É mole pra caramba aprender com o pancadão
O O2 vem lá da água não é do CO2 não
A água doa elétrons, a energia vem da luz
É lá dentro do estroma que o carbono se reduz

Entra CO2 usa Adp e NadP, pra glicose fazer (2x)


FUVEST
Um pesquisador forneceu a uma cultura de algas gás
carbônico marcado com o isótopo 18O do oxigênio. A uma
segunda cultura de algas foi fornecida água com esse
mesmo isótopo. As culturas foram mantidas iluminadas por
um certo tempo, após o que as substâncias químicas
presentes no meio e nas células das algas foram analisadas.
a) Além de gás carbônico, que outras substâncias
apresentarão o isótopo 18O na primeira cultura? Justifique
sua resposta.
a) O isótopo 12O ocorre na glicose e na água. O oxigênio produzido na
fotossíntese é proveniente da água, enquanto os dois átomos de oxigênio
do gás carbônico, vão um para a água e o outro para a glicose produzida
no processo.
b) Além da água, que outras substâncias apresentarão o
isótopo 18O na segunda cultura? Justifique sua resposta.
b) Observa-se o isótopo no oxigênio molecular, além da água.

UFRJ
Em 1931, desejando estudar a fotossíntese, Cornelius van
Niel observou que bactérias fotossintetizadoras usavam
H2S e geravam enxofre como produto. A equação a seguir
mostra as reações fotossintéticas dessas bactérias:
CO2 + 2H2SLUZ (CH2O)n + 2S + H2O
→
Comparando essa equação com a da fotossíntese das
plantas, o que podemos deduzir a respeito da origem do
oxigênio gerado pelas plantas que realizam fotossíntese?
A equação apresentada poderia representar a fotossíntese das
plantas, bastando para tal substituir o átomo de enxofre pelo átomo de
oxigênio. Então, por analogia o oxigênio (O2) gerado pelas plantas
seria cedido pela água.

UFF
Certa experiência realizada em duas etapas consecutivas
com uma amostra de algas verdes em um meio de cultivo
aquoso está relatada a seguir.
1ª ETAPA: A amostra de algas verdes foi,
inicialmente, colocada em presença de luz e ausência de
CO2.
2º ETAPA: Em determinado instante, apagou-se a luz
e, simultaneamente, adicionou-se CO2 marcado
radioativamente (14CO2), que foi mantido em concentração
constante até o final da experiência.
O gráfico a seguir mostra um dos aspectos observados
durante essa experiência.

Com relação à velocidade de incorporação de 14C à glicose
dessas algas, explique seu aumento no início da 2ª etapa,
bem como, seu posterior decréscimo.
Na 1ª etapa, apenas foi executada a fase luminosa da fotossíntese,
quando são produzidos ATP e NADPH‚ necessários à fixação do CO2
em glicose. Não tendo havido fixação do CO2 (ausente), o ATP e o
NADPH‚ acumularam-se e foram utilizados no início da 2ª etapa, após a
adição de 14CO2 (aumento na velocidade de incorporação do 14CO2 em
glicose).
Como o ATP e o NADPH‚ não são sintetizados pelo cloroplasto, na
ausência de luz, observou-se posterior decréscimo na velocidade de
fixação do 14CO2.

FUVEST
Um fisiologista, trabalhando com uma montagem semelhante à da figura a
seguir, posicionou a fonte luminosa a uma distância X do tubo de ensaio,
atingindo o ponto de compensação fótico do vegetal.

a) Como passa a comportar-se o marcador do sistema nessa situação?
b) Aproximando-se a fonte luminosa da montagem, que gás passa a ser
liberado no interior do tubo? Que processo metabólico é responsável pela
produção desse gás?

a) O marcador permanecerá imóvel porque no ponto de compensação
fótico as intensidades da fotossíntese e da respiração se igualam.
Nesse ponto as trocas gasosas com o meio ambiente são nulas.
b) Aproximando-se a fonte luminosa da planta haverá liberação de
oxigênio porque recebendo maior quantidade de luz a intensidade
da fotossíntese será maior que a da respiração e o marcador
deverá deslocar-se para a direita como mostra a figura a seguir. O
processo metabólico que libera oxigênio é a fotossíntese.

Mackenzie
Relativamente ao gráfico a seguir, referente a dois processos
celulares, assinale a alternativa FALSA.

fotossíntese
respiração

a) No processo II o oxigênio liberado provém da molécula de
CO2.
b) O ponto A representa o ponto de compensação fótico, no
qual não há excedente de O2.
c) Ambos os processos são influenciados pela temperatura.
d) O processo I utiliza como reagentes os produtos do
processo II.
e) Para ambos os processos existem organelas especializadas
no citoplasma das células eucariotas.

UNESP
Com relação à fotossíntese, podemos dizer que
a) a taxa da fotossíntese é sempre proporcional ao aumento
da concentração de CO2 na atmosfera.
b) a redução do NADP (nicotinamida - adenina - difosfato)
ocorre durante a fotofosforilação cíclica.
c) a redução de CO2 nas plantas superiores ocorre no
estroma do cloroplasto.
d) a quebra da molécula de água independe da luz.
e) a fotossíntese é um processo exclusivo de Angiospermas
e Gimnospermas.

Bom Estudo Galera!
Abraço,
prof. Marcia Marlise Pedroso 

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