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TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA E MATÉRIA
Um ecossistema mantém-se através do fluxo de energia e dos ciclos biogeoquímicos.
O fluxo de energia e a reciclagem química estão relacionados pois ambos ocorrem por transferência de substâncias pelos diferentes níveis alimentares.
A matéria é reciclada no ambiente:
Proteína gás carbônico tecido vegetal
A energia não se recicla no ambiente: depende de um constante influxo de energia nova externa ao sistema (ex: o sol e fontes hidrotermais).
O sol emite por dia 1022 Joules de energia o que equivale a 100 milhões de bombas atômicas.
A maior parte é refletida ou absorvida pela atmosfera ou superfície da Terra.
FLUXO DE ENERGIA
Só 1% da energia solar é convertida em energia química pela fotossíntese.
Essa porcentagem é suficiente para gerar ~170 bilhões de toneladas de matéria orgânica anualmente no mundo todo.
FLUXO DE ENERGIA
A fotossíntese ocorre nos cloroplastos. Em algas há apenas um grande cloroplasto por célula e nos vegetais superiores pode haver de 30 a 50 cloroplastos por célula.
FOTOSSÍNTESE
Os cloroplastos são organelas com DNA próprio que codifica algumas proteínas e com alguns ribossomos próprios.
Há algumas evidências de que os cloroplastos evoluíram de seres unicelulares fotossintetizantes semelhantes a cianobactérias.
FOTOSSÍNTESE
Teoria da endossimbiose
FOTOSSÍNTESE
Tilacóide – ocorre todas as reações que dependem de luz.Estroma – todas as outras reações.
FOTOSSÍNTESE
Pode se dividir em duas etapas:
1)Etapa fotoquímica (fase clara)2)Etapa química (fase escura)
FOTOSSÍNTESE
A clorofila é um pigmento que reage a luz
FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE
Os pigmentos estão organizados nas membranas dos tilacóides em conjuntos de moléculas (~300). Essas moléculas se agrupam em dois fotossistemas.
Em cada fotossistema há uma única clorofila que inicia a reação – o centro de reação.
Associadas ao centro de reação as 300 moléculas de clorofila formam o complexo antena.
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
A energia de um fóton de luz viaja pelo complexo antena, aleatoriamente, até encontrar o centro de reação.
A clorofila do centro de reação tem um nível de energia um pouco menor servindo como uma “armadilha” para a energia absorvida pelos pigmentos.
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
No fotossistema I – absorve luz menor que 700 nm.
No fotossistema II – absorve luz menor que 680 nm.
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
Fluxo cíclico de elétrons – somente o fotossistema I
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
Fluxo cíclico de elétrons
Aceptor primário
P700
Elétron FerredoxinaFd
Plastoquinona PQ
Citocromo bfPlastocianinaPc
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
Fluxo cíclico de elétrons
O citocromo bf ao receber o elétron excitado dispende 2H+ para o lúmen do tilacóide. A passagem pela membrana gera ATP e a volta dos íons se dá por diferença de concentração.
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
Fluxo não cíclico de elétrons
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
Fluxo não cíclico de elétrons
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
Fornece elétrons para a cadeia transportadora de elétrons;Remove elétrons da água (fotólise da água óxi-redução ativada pela luz) repondo os elétrons perdidos nos centros de reação.
Fornece elétrons excitados para a redução do NADP+;Recebe elétrons provenientes do FS II (aceptor final) repondo os elétrons perdidos nos centros de reação.
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
Fotofosforilação
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
Balanço da etapa fotoquímica
Produção de ATPProdução de NADPHLiberação de O2
FOTOSSÍNTESE – etapa fotoquímica
Ciclo de Calvin
FOTOSSÍNTESE – etapa química
Ciclo de Calvin
FOTOSSÍNTESE – etapa química
Regeneração da ribulose
FOTOSSÍNTESE – etapa química
Regeneração da ribulose
FOTOSSÍNTESE – etapa química
Regeneração da ribulose
FOTOSSÍNTESE – etapa química
Ciclo de Calvin – balanço da etapa química
Gasta-se 12 NADPH e 12 ATP para formar duas moléculas de gliceraldeído 3-P, que por sua vez pode formar uma molécula de glicose.
A regeneração da 1,5 RuBP consome mais 6 ATP.
FOTOSSÍNTESE – etapa química
Gasta-se ATP sem necessidade.
Perde-se moléculas de Ribulose 1,5 bifosfato.
FOTORESPIRAÇÃO
Células do mesófilo tem uma estrutura especial, estrutura de Kranz onde ocorre a fixação do CO2 em oxaloacetato.
Tem uma via a mais antes de entrar no ciclo que começa por um composto de 4 carbonos – o oxaloacetato que é convertido em piruvato e libera o CO2.
Organismos C4
Células da bainha – estrutura KranzCamada extra de cloroplastos
Atmosfera
Câmbio
Abrem os estômatos à noite para evitar a intensa perda de água durante o dia.
Armazenam CO2 em diversos ácidos orgânicos (metabolismo do ácido crasuláceo).
Organismos CAM