FASE DO ESCURO, REAÇÃO DE FIXAÇÃO DO CARBONO OU FASE

QUÍMICA

FAAHF

Disciplina: Fisiologia VegetalProfª: MSc. Ludmila T. D. M. Martins

FASES DA FOTOSSÍNTESE

1.FASE DO CLARO, REAÇÃO LUMINOSA OU FASE

FOTOQUÍMICA• Esta fase é dependente de luz

• Onde a energia solar é convertida em energia química.

• Ocorre nas membranas dos tilacóides (CLOROPLASTO) CÉLULA FOLIAR

ATP – NADPH2 - OXIGÊNIO

2. FASE DO ESCURO, REAÇÃO DE FIXAÇÃO DO CARBONO OU FASE QUÍMICA

•Esta fase não é dependente de luz, porém DEPENDE EXCLUSIVAMENTE dos produtos oriundos da fase anterior, que é dependente de luz.

• Nesta fase são formados os carboidratos.

2- FASE DO ESCURO OU FIXAÇÃO DO CARBONO

FASE DO ESCURO

ATP + NADPH2 + CO2

FASE DO CLARO

(ESTÔMATO)

NESTA FASE O CARBONO VAIS SER UTILIZADO PARA FORMAR

O CARBOIDRATO

Ocorre no estroma do cloroplasto

PROCESSOS PARA FIXAÇÃO DO CARBONO

Há três tipos de processos para fixação do carbono na fotossíntese são elas:

C3

C4 CAM.

As etapas da fase do claro

ocorre igualmente em

todas elas

PLANTAS C3

Ciclo Calvin-Benson (1950) ou ciclo redutivo das pentoses fosfatos.

O primeiro produto estável formado com o CO2 é o ácido 3-fosfoglicérico (3PGA), uma molécula com três carbonos.

Exemplos de plantas C3

Milho, soja, feijão

Ribulose difosfato (C5) + CO2(estroma) + NADPH2 +

ATP + ÁGUA ÁGUA + CO2

RUBISCO (ribulose bifosfato carboxilase oxigenase).

2 moléculas de 3- fosfoglicerato (3 carbonos)

Trioses fosfatos

AÇÚCAR

ATP + NADPH

Formada e situada já dentro do estroma do cloroplasto

RUBISCO

Enzima chamada Ribulose bifosfato carboxilase oxigenase.

A RUBISCO possui dois sítios de ligação:1. CO2 e O2.

2. RuBP

Ela atua como carboxilase se ligando ao CO2

Atua também como oxigenase se ligando ao O2.

PLANTAS C3

O ciclo de Calvin - Benson ocorre em três etapas:

1. Fase de Carboxilação2. Fase de Redução do Carbono 3. Fase de regeneração da Ribulose 1,5

difosfato

Este processo ocorre no estroma dos cloroplastos das células do mesófilo

(tecido foliar)

FASE DE CARBOXILAÇÃO

A carboxilação da ribulose – 1,5 – bifosfato ocorre pela entrada do CO2 na molécula formando assim:

2 moléculas de 3- fosfoglicerato ( 3 C)

Primeiro produto estável

formado no ciclo

FASE DE REDUÇÃO

Nesta fase ocorre a redução do 3 – fosfoglicerato, produzindo gliceraldeído -3- fosfato que é um CARBOIDRATO.

Nesta fase utiliza-se ATP e NADPH, (recebe H)

FASE DE REGENERAÇÃO

Nesta fase ocorre a regeneração da ribulose 1,5 bifosfato a partir do de uma molécula de gliceraldeído – 3 – fosfato.

Essa regeneração deve ocorrer para que um novo carbono seja fixado

RIBULOSE 1,5 BIFOSFATO

3- FOSFOGLICERATO(3 C)

GLICERALDEÍDO 3- FOSFATO

REGENERAÇÃO

CARBOXILAÇÃOCO2

REDUÇÃOATP + NADPH

ADP + NADPTRIOSE FOSFATO

GLICOSE – SACAROSE – AMIDO

ATP

RUBISCO

PLANTAS C4

A atividade OXIGENASE da RUBISCO

limita significativamente a fixação do carbono.

A alta temperatura e o estresse hídrico (estômato fechado) também limita a atividade da RUBISCO

SURGE ENTÃO AS PLANTAS

COM METABOLISM

O C4

PLANTAS C4

O primeiro produto formado é um composto de 4 carbonos.

Este metabolismo é encontrado em 18 famílias: Gramineae (milho, milheto, sorgo, cana-de açúcar), algumas bromélias

Malato

Aspartato

CARACTERÍSTICAS DAS PLANTAS C4

Nas plantas C4 há MUDANÇA MORFOLÓGICA importante que é a existência de uma bainha vascular, uma camada adicional de células com cloroplastos que envolve os feixes vasculares.

Anatomia Kranz

ANATOMIA KRANZ

Kranz: coroa Mais cloroplastos

Feixe vascul

ar

Células da

bainha

Células do

mesófiloatmosfera

Camada adicional de células com cloroplasto

ENZIMAS

Nas plantas C4 atuam duas enzimas:

PEPcase (Fosfoenolpiruvato carboxilase), encontrada nas células do mesófilo.

E a RUBISCO nas células da bainha do feixe vascular.

PEP - CASE

Só atua como carboxilase, ou seja, só se liga ao CO2.

O CO2 ao entrar via estômato se liga ao Fosfoenolpiruvato (PEP), uma molécula de 3 carbonos.

Quem catalisa essa união é a PEP case.

COMPARAÇÕES

As plantas C3 funcionam bem entre 400 a 500 μmoles de fótons.

As plantas C4 podem funcionar em intensidades maiores do que 2000 μmoles de fótons.

TRANSPIRAÇÃO

As plantas C4 são bem mais eficientes que as C3 em lidar com a água.

Isto se deve à maior eficiência em captar e armazenar o carbono oriundo do CO2, isto é, a bomba de armazenamento do ácido de quatro carbonos.

o que permite às plantas C4 um gerenciamento melhor da abertura estomática, que é um processo fundamental no controle da transpiração foliar.

PLANTAS CAM

1 - As células fotossintetizantes das plantas CAM, possuem a capacidade de fixar CO2 NO ESCURO via Fosfoenolpiruvato carboxilase (PEPcase).

2 - Estas abrem seus estômatos á noite.

3 - O ácido málico (malato) assim formado é armazenado no vacúolo.

3- Durante o período seguinte de luz, o ácido málico é descarboxilado e o CO2 entra no ciclo de Calvin, (interior da mesma célula, separação apenas temporal).

4-As plantas CAM são amplamente dependentes da acumulação noturna de dióxido de carbono, pois seus estômatos permanecem fechados durante o dia, evitando a perda de água. (Raven, 1996)

Uma importante propriedade da rubisco é atuar como carboxilase ou oxigenase.

Quando ela atua como oxigenase o processo é conhecido como fotorrespiração, funciona em direção oposta á fotossíntese, causando uma perda de CO2 , fixado pelo ciclo de Calvin.

Essa última capacidade inicia uma série de eventos fisiológicos, em que a absorção do oxigênio pela rubisco está associada à liberação de CO2 em folhas fotossinteticamente ativas.

FOTORRESPIRAÇÃO

FOTORRESPIRAÇÃO - ciclo C2 Reação oxigenase da rubisco.

Neste processo estão envolvidos três organelas cloroplasto peroxissomo mitocôndria

Três circuitos ou rotas estão presentes em tal processo: são elas do carbono, nitrogênio e oxigênio.

VANTAGENS E DESVANTAGENS DA FOTORRESPIRAÇÃO

DESVANTAGEM: Em termos de produtividade, a fotorrespiração é um processo que reduz a fixação de CO2 e o crescimento das plantas.

VANTAGEM: atualmente se sabe que o processo fotorrespiratório é importante para remover o excesso de energia (ATP e NADPH) produzindo sob altos níveis de radiação ou não utilizados sob situação de estresse hídrico, por exemplo.

CONSUMO

Na fotorrespiração são consumidos 7 ATPs e 4 NADPHs, para cada molécula de CO2 fixada ou liberada.

Dessa forma, a fotorrespiração teria como função dissipar o excesso de ATP e NADPH2, produzidos na etapa luminosa da fotossíntese.

CICLO C3 CICLO C 2

A função biológica da fotorrespiração ainda é desconhecida.

Em resumo, existem evidências que a fotorrespiração afeta positivamente as plantas, porém a sua função específica ainda é desconhecida.