A Química da fotossíntese

Frente 3 Aula 6

Professora Zayra Almondes

A folha – órgão da fotossíntese

A folha apresenta grande superfície para aumentar a captação de luz e pequena espessura para permitir a passagem da luz.

Na estrutura da folha, observam-se: Epiderme com estômatos (trocas gasosas) e cutícula

(controle hídrico pela transpiração). Tecidos vasculares: Xilema (transporta seiva bruta) e

floema (transporta seiva elaborada). São as nervuras da folha.

Parênquimas clorofilianos com células ricas em cloroplastos, onde ocorrem os fenômenos da fotossíntese.

Cloroplastos

São plastos verdes, em razão da presença das clorofilas. Neles, realizam-se todas as etapas da fotossíntese. Possuem:

Membrana plastidial externa: revestimento. Membrana plastidial interna: revestimento. Estroma ou matriz: região amorfa do cloroplasto formada

basicamente de proteínas, DNA, RNA, amido e ribossomos. Lamelas: membranas duplas originadas de invaginações

da membrana plastidial interna. Granum: pilhas e tilacoides (unidades discoidal e achatada

onde há pigmentos como clorofila A, clorofila B, carotenos e xantofilas.

Estômatos São estruturas encontradas na epiderme dos

órgãos aéreos das plantas como caule, flores, frutos, mas principalmente nas folhas.

O estômato é constituído por duas células-guarda ou células estomáticas, que delimitam entre elas uma fenda chamada ostíolo. As paredes destas células são espessas na parte voltada para o ostíolo e delgadas no lado oposto. Elas são providas de cloroplastos.

Função: trocas gasosas e transpiração.

Fotossíntese - Definição

É o processo de conversão de energia luminosa em energia química no qual o vegetal sintetiza substâncias orgânicas a partir de água, dióxido de carbono e luz.

Equação da fotossíntese

Fases da fotossíntese

Luminosa ou fotoquímica: ocorre nos grana do cloroplastos.

Química, escura ou enzimática: ocorre na matriz ou estroma do cloroplasto.

Fase luminosa – granum (tilacoides)

Absorção de luz pelos pigmentos do cloroplasto, especialmente as clorofilas.

Transformação de energia luminosa em energia química, que leva a formação de dois compostos energéticos: ATP (adenosina trifosfato) NADPH2 (nicotimanida adenina dinucleotídeos

fosfato reduzido).

Fase luminosa - fotólise da água

Fase luminosa (grana) Redução do NADP e formação do ATP

4H2O + 2 NADP → 2 NAPH2 + 2H2O + O2

ADP + P → ATP

Produtos da fase luminosa

ATP: substância energética. NADPH2: substância energética e agente redutor. O2: liberado para a atmosfera.

O oxigênio liberado na fotossíntese provém da água e não do CO2.

Fase química (estroma)

Utilização dos produtos da fase luminosa (ATP e NADPH2). Absorção do CO2. Fixação do CO2. Redução do CO2 e a consequente formação do carboidrato

que pode ser representado pela formula CH2O.

CO2 + 2 NADPH2 → CH2O + H2O + 2 NADPATP → ADP + P

Ciclo de Calvin

Após a redução do NADP+ a NADPH e de fosforilação do ADP+Pi em ATP, que ocorre durante a fase clara da fotossíntese, o dióxido de carbono se combina com a pentose ribulose-1,5-difosfato, dando origem à um composto de seis carbonos, intermédio e instável.

Este composto origina duas moléculas de fosfoglicerato, também conhecido como ácido fosfoglicérico (PGA), formado por três carbonos.

O ATP, por sua vez, fosforila essas duas moléculas e é reduzido pelo NADPH (produzido na fase luminosa da fotossíntese).

Origina-se o aldeído fosfoglicérico (PGAL). De cada seis moléculas de PGAL formadas, 5 são usadas na regeneração da ribulose, e a molécula restante, utilizada na formação de compostos orgânicos.

Sendo assim, é necessário que esse ciclo ocorra seis vezes para originar uma molécula de glicose.

Ciclo de Calvin

Após a redução do NADP+ a NADPH e de fosforilação do ADP+Pi em ATP, que ocorre durante a fase clara da fotossíntese, o dióxido de carbono se combina com a pentose ribulose-1,5-difosfato, dando origem à um composto de seis carbonos, intermédio e instável.

Este composto origina duas moléculas de fosfoglicerato, também conhecido como ácido fosfoglicérico (PGA), formado por três carbonos.

O ATP, por sua vez, fosforila essas duas moléculas e é reduzido pelo NADPH (produzido na fase luminosa da fotossíntese).

Origina-se o aldeído fosfoglicérico (PGAL). De cada seis moléculas de PGAL formadas, 5 são usadas na regeneração da ribulose, e a molécula restante, utilizada na formação de compostos orgânicos.

Sendo assim, é necessário que esse ciclo ocorra seis vezes para originar uma molécula de glicose.

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/Fisiologia_celular/imagenes/Ciclo_de_Calvin_Bort.gif

Equações

Fase luminosa4H2O + 2 NADP → 2 NAPH2 + 2H2O + O2

ADP + P → ATP

Fase químicaCO2 + 2 NADPH2 → CH2O + H2O + 2 NADPATP → ADP + P

Geral 2H2O + CO2 → CH2O + H2O + O2

Modificações

A absorção de dióxido de carbono (CO2) é fundamental para que seja realizada a fotossíntese.

Alguns tipos de plantas tem uma forma diferente de fazer a assimilação deste importante gás.

São chamadas C3, C4 e CAM.

Resumo sobre a Fixação de Carbono

O que é? Absorção de carbono, através do CO2.

Como ocorre? por meio do Ciclo de Calvin ou “fase escura” da fotossíntese.

O que origina? Pode originar moléculas maiores e mais complexas, como aminoácidos,

ácidos graxos e carboidratos através de uma reação de redução. Durante estes processos há perda de água, principalmente por meio

da fotossíntese, tendo em vista que a radiação solar aumenta a velocidade das reações químicas na planta por conta do calor que transmite.

Ao longo da evolução dos vegetais terrestres, surgiram 3 comportamentos diferentes que os mesmos apresentaram em relação ao modo de fixação de carbono e à perda de água, um recurso importantíssimo.

Esses 3 tipos de vegetais são chamados de C3, C4 e CAM.

Plantas C3

Compreendem a maioria das espécies terrestres, ocorrendo principalmente em regiões tropicais úmidas.

Recebem este nome por conta do ácido 3-fosfoglicérico formado após a fixação das moléculas de CO2.

As taxas de fotossíntese das plantas C3 são elevadas a todo o momento, tendo em vista que a planta atinge as taxas máximas de fotossíntese (TMF) em intensidades de radiação solar relativamente baixas.

São consideradas espécies esbanjadoras de água. É um grupo altamente produtivo, contribuindo significativamente

para o equilíbrio da biodiversidade terrestre.

Plantas C3

Todas as células clorofiladas têm acesso ao gás carbônico.

Durante o dia (fase luminosa) gás carbônico é liberado dos compostos orgânicos e transformado em açúcares.

Plantas C4

São milho, cana-de-açúcar, capins, entre outras. As plantas C4 possuem grande afinidade com o CO2. Recebem este nome devido ao fato do ácido oxalacético possuir 4 moléculas

de carbono, formado após o processo de fixação de carbono. Apresentam uma grande vantagem em relação às plantas C3: elas podem

sobreviver em ambientes áridos, pois só atingem as taxas máximas de fotossíntese sob elevadas intensidades de radiação solar, fazendo com que fixem mais CO2 por unidade de água perdida.

São mais econômicas quanto ao uso da água, elas perdem menos água que as C3 durante a fixação e a fotossíntese.

As plantas C4 são também conhecidas como “plantas de sol” por ocorrerem em áreas muitas vezes sem sombra alguma. Elas também ocorrem em áreas áridas com menores quantidades de água disponível nos solos.

Plantas C4Etapas que precedem o Ciclo de Calvin

Plantas CAM

As plantas CAM são ainda mais econômicas quanto ao uso da água do que as plantas C4!

Ocorrem em áreas desérticas ou intensivamente secas. A abertura dos estômatos durante a noite, evitam a grande perda de

água, ao mesmo tempo em que o CO2 é fixado, por meio do ácido málico.

Durante o dia, os estômatos se fecham (não há grande perda de água) e o CO2 fixado é então utilizado na realização da fotossíntese sob elevadas intensidades de radiação solar.

São também “plantas de sol”, assim como as C4.

Fotossíntese em bactérias

Fotossíntese em bactérias

Seres autotróficos Não possuem o cloroplasto Bacterioclorofila. Não utilizam a água, mas H2S. Não liberam oxigênio para a atmosfera.

Quimiossíntese em bactérias

Produção de matéria orgânica utilizando gás carbônico para produção de alimento em bactérias.

A quimiossíntese está dividida em duas etapas: Primeira etapa: formação do NADPH e de ATP para originar

energia necessária para a produção do seu alimento. Segunda etapa: redução de dióxido de carbono, o que ocasiona

à síntese de substâncias orgânicas. 

Quimiossíntese: bactérias sulfurosas

Realizam o processo de oxidação com o sulfídrico (H2S). 1º) O H2S sofre oxidação e se transforma em enxofre elementar e água,

que libera energia:

2º) O enxofre também passa por uma oxidação com água, dando origem ao ácido sulfúrico e libera energia:

Quimiossíntese: nitrobactérias

Existem as Nitrosonomas e Nitrosococcus que realiza o processo de oxidação na amônia para nitrito. 

Quimiossíntese: nitrobacter

Bactérias que vivem no solo Realizam a oxidação no nitrito para nitrato. Disponível para as raízes das plantas. Será posteriormente reduzido e transformando em matéria orgânica

nitrogenada no interior da planta.