volume único3.ª edição
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Armênio Uzunian Ernesto Birner
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
Fotossíntese: seqüestro do gás carbônico
gás carbônico + água + luz glicose + água + oxigênio
6 CO212 H2O C6H12O6 6 H2O 6 O2
clorofila
Onde ocorre a fotossíntese?
• Nos organismos mais simples (cianobactérias)
Hialoplasma
• Nas células eucarióticas
Cloroplastos
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
Nos cloroplastos, mais precisamente onde?
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
granum
epiderme
célulasfotossintetizadoras
epiderme
tilacóide
núcleo
cloroplasto
vacúolo
estroma
tilacóide
membrana do tilacóide
interior do tilacóide
folha em cortetransversal
Luz e fotossíntese
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
feixe de luz branca
esp
ectr
o d
e co
res
750 nm
700 nm
650 nm
600 nm
luz visível
550 nm
500 nm
450 nm
400 nm
TV e ondas de rádio
microondas
infra-vermelho
ultravioleta
raios X
raios gama
109 nm(1 m)
106 nm
103 nm
1 m
10-3 nm
10-5 nm
Um pouco de história
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
• Experimentos de Joseph Priestley
a b c
As etapas da fotossíntese
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
• Fase de claro (fotoquímica) – quebra da água e liberação de oxigênio
• Fase de escuro (química)
H2O O2
H2O
clorofila
fluxo deelétrons
no tilacóide
ATP
ADP + PiNADPH2
NADP+
fase de escuro(no estroma)
CO2
CO2
CH2O
glicose
ciclo das pentoses(Calvin-Benson)
no estroma
fase de claro(nos tilacóides)
luz
3
2
4
1
Etapas da fotossíntese
1 – absorção da energia da luz pela clorofila
2 - redução de um aceptor de elétrons chamado NADP, que chamará NADPH2
3 – formação de ATP
4 – síntese de glicose
Fase de Claro ou FotoquímicaFotofosforilação cíclica
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
aceptor deelétrons
clorofila aceptor deelétrons
citocromos
luz ATP ADP
e-
e-
e-
e-
• Os papéis das clorofilas
A luz penetra nos cloroplastos e atinge o
complexo de pigmentos, ao mesmo tempo em que provoca
alterações nas moléculas de água.
FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICAFOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA
Ao ser atingida pela luz do sol, a molécula de clorofila libera elétrons que são recolhidos por determinadas moléculas
orgânicas chamadas de aceptores de elétrons, que os enviam a uma cadeia de citocromos (substâncias associadas ao sistema
fotossintetizante e que são assim chamadas por possuírem cor).Os elétrons retornam à clorofila liberando energia para síntese de
moléculas de ATP que serão utilizadas na fase de escuro
Fotofosforilação cíclica
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
O2 + 4 H+
4 e-
clorofila b
foto
ssis
tem
a II
cadeia de transporte
de elétrons
ADP + P
ATPclorofila a
foto
ssis
tem
a I
NADP+
cadeia de transportede elétrons
NADPH2
CO2
açúcar
2 H2O
FASE DE CLARO FASE DE ESCURO Moléculas de água são quebradas e liberam prótons H, elétrons e moléculas de oxigênio.Os prótons são captados por moléculas de NADP, que se convertem em NADPH2.Moléculas de Oxigênio são liberadas para o meio e os elétrons voltam para a clorofila, repondo os que ela perdeu no início do processo
Fase de escuro (química): produção de glicose
• Ciclo de Calvin-Benson
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
carboidratos
estromatilacóide
reações da fase
de escuro
ATP
NADP
NADPH2
CO2
O2H2O
ADP + Pi
reações da fase de claro
A energia contida nos ATP e os H do NADPH2 serão
utilizados para a construção de
moléculas de glicose.A síntese de glicose ocorre durante um
complexo de reações do qual participam vários compostos
químicos.
6C O2 + 12NADPH2 + nATP C6 H12 O6 + 6 H2 O + nADP + nP6C O2 + 12NADPH2 + nATP C6 H12 O6 + 6 H2 O + nADP + nP
Durante esse ciclo, moléculas de CO2 se unem umas às outras formando
cadeias carbônicas que levam à produção de glicose. A energia
necessária para o estabelecimento das ligações químicas ricas em
energia é proveniente do ATP e os hidrogênios que promoverão a
redução dos CO2 são fornecidos pelos NADPH2
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
Comparação fotossíntese e respiração
O2 e glicoseSubstâncias liberadas
CO2 e H2OSubstâncias consumidas
Armazenamento de nas ligações dos átomos de carbono da glicose, com utilização da luz do Sol.
Energia (FotossínteseCaracterísticas
CO2 e H2O
glicose e O2
Liberações de por rompimento das ligações entre os átomos de carbono da glicose.
Respiração
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
Comparação fotossíntese e respiração
energialuminosa
fotossíntese
cloroplasto
glicose
oxigênio
água
respiração
mitocôndria
trabalhocelular
gás carbônico
ATP
FOTOSSÍNTESE em PROCARIOTOSFOTOSSÍNTESE em PROCARIOTOS
Fotossistemas ficam aderidos a Membrana Plasmática que se invagina formando vesículas fotossintéticas.
QUIMIOSSÍNTESEQUIMIOSSÍNTESE
Oxidação de substâncias inorgânicas com liberação de energia
Energia é utilizada para a síntese de compostos orgânicos
Ex.: bactérias nitrosomonas
NH3 + 2O2 HNO2 + 2H2O +
ENERGIA
amônia ác nítrico bactérias nitrobactérias
HNO2 + 2O2 2HNO3 + ENERGIA
nitrito ác. nitroso
CO2 + 2 H20 + luz (CH2O) + H20 + O2
clorofila
(CH2O) + H20 + 2 Sbacterioclorofila
CO2 + 2 H2S + luz
QUIMIOSSÍNTESE
Utiliza como fonte energética a energia de compostos químicos (síntese de substâncias
orgânicas a partir de inorgânicas, que utiliza a energia liberada numa reação química,
principalmente as do metabolismo e fixação de nitrogênio).
Não utiliza energia luminosa
Ocorre em alguns grupos de bactérias, como: Nitrobactérias, sulfobactérias, ferrobactérias
Utiliza gás carbônico e água e produz glicose
Fotossíntese X Quimiossíntese
LUZ
CO2 + 2 H20 + luz (CH2O) + H20 + O2
clorofila
Bactérias fazem fotossíntese?
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
Bactérias fazem quimiossíntese?
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
(CH2O) + H20 + 2 Sbacterioclorofila
CO2 + 2 H2S + luz
Diferença entre fotossíntese e quimiossíntese
• Na fotossíntese, a energia é proveniente da luz do sol
• Na quimiossíntese, a energia é proveniente de uma reação química inorgânica
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
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