RESUMO SOBRE FOTOSSÍNTESE

 A fotossíntese, principal processo autotrófico, é realizada pelos seres que comportam clorofila em suas células (clorofilados), representados por plantas, alguns protistas, bactérias fotossintetizantes e cianobactérias.

 Com exceção das bactérias fotossintetizantes, os demais seres usam na fotossíntese o gás carbônico (CO²) e a água (H²O), formando carboidratos e gás oxigênio (O²), o qual é liberado para o meio.

• A fotossíntese e tornou possível devido à presença de clorofila,– nas cianobactérias – dispersa no citoplasma e – nos eucariontes – nos cloroplastos.

Resumidamente, é  a transformação de energia luminosa, gás carbônico (CO²) e a água (H²O) em energia de energia química contida em carboidratos através da ação da clorofila liberando gás oxigênio (O²) para o meio

• Os seres que a realizam fotossíntese são conhecidos como autotróficos.

• Importância: seres autótrofos são a base da cadeia alimentar e também fornecem o oxigênio presente na atmosfera.

“Todos os organismos fotossintetizantes são autotróficos, mas nem todos os autotróficos são fotossintetizantes.”

PRODUÇÃO DE ALIMENTO NA FOTOSSÍNTESE:

- As plantas, seres fotossintetizantes são capazes de “tirar proveito da luz, utilizando a energia radiante para converter as moléculas simples de Gás Carbônico (CO2) e água (H2O) – em moléculas orgânicas complexas, a GLICOSE (C6H12O6) que podem ser utilizadas igualmente por plantas e animais como fonte de energia e de moléculas estruturais.

- libera o Gás Oxigênio (O2) para o ar que respiramos, que exerce um papel importante na respiração celular.

IMPORTÂNCIA DA FOTOSSÍNTESE

 Sem a fotossíntese, não existiria vida em nosso planeta, pois é através dela que se inicia toda a cadeia alimentar. Daí a grande importância das plantas, vegetais verdes e alguns outros organismos.

 A medida em que a planta produz glicose ela elimina oxigênio, e sem oxigênio é impossível sobreviver.

* Nos organismos mais simples, como as cianobactérias, a fotossíntese ocorre no hialoplasma, que é onde se encontram diversas moléculas de clorofila, associadas a uma rede interna de membranas, que são extensões da membrana plasmática.

CLOROPLASTOS

Cloroplastos são organelas presentes nas células de algas verdes, algas azuis e nos vegetais superiores, além  de outros organismos que realizam fotossíntese como, por exemplo, alguns protistas.

Características:

 São limitados por uma espécie de envelope formado por duas membranas lipoprotéicas.

 Possuem DNA, RNA e ribossomos. Logo, apresentam a capacidade de realizar o processo de sintetização de proteínas, além de multiplicarem-se.

 Possuem cor verde em função de predominantemente clorofilas (clorós = verde);

 Clorofila absorve luz: comprimentos de onda azul, violeta e também no vermelho

 Clorofila reflete a luz verde

A clorofila e os pigmentos acessórios

Clorofila: Anel complexo com um átomo de Magnésio no centro e uma cadeia carbônica hidrofóbica.

Função: Absorção de energia luminosa

Dois tipos:  Clorofila a (3/4) e  Clorofila b (1/4)

Absorvem luz azul e vermelha preferencialmente

Pigmentos acessórios: Absorvem os fótons de comprimento de onda que a clorofila não consegue absorver.  Ex ß (beta) caroteno,   Ficoeritrina e  Ficocianina

O QUE É FOTOSSÍNTESE?

Equação Geral:

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

3 Co²+ 6 H²O luz e clorofila C³H⁶O³+ 3 O² + 3 H²O

 Essa equação mostra que, na presença de luz e clorofila, gás carbônico e a água são usados na produção de uma triose (carboidrato), gás oxigênio e água. Duas trioses unidas formam a glicose, por isso é comum representar a glicose com um dos produtos da fotossíntese.

A fotossíntese ocorre em duas grandes etapas, que envolvem várias reações químicas: a primeira é a fase clara (também chamada de fotoquímica) e a segunda é a fase escura (também conhecida como fase química).

Em linhas gerais, os eventos principais da fotossíntese são a absorção da energia da luz pela clorofila; a redução de uma aceptor de elétrons chamado NADP, que passa a NADPH2; a formação de ATP e a síntese de glicose.

Fase fotoquímica (fase clara ou luminosa) - Quebra da água e liberação de oxigênio

Ocorre na membrana dos tilacóides e dela participam um complexo de pigmentos existente nos grana, aceptores de elétrons, moléculas de água e a luz. Como resultado desta fase temos a produção de oxigênio, ATP (a partir de ADP + Pi) e também a formação de uma substância chamada NADPH2; Tanto o ATP quanto o NADPH2; serão utilizadas na fase escura.

Acontecimentos marcantes da fase clara são as chamadas fotofosforilações cíclica e acíclica.

Na fotofosforilação cíclica, ao ser atingida pela luz do Sol, a molécula de clorofila libera elétrons. Esses elétrons são recolhidos por determinadas moléculas orgânicas chamadas aceptores de elétrons, que os enviam a uma cadeia de citocromos (substâncias associadas ao sistema fotossintetizante e que são assim chamadas por possuírem cor). Daí os elétrons retornam à clorofila.

• Dependente de luz – doa energia para a célula.

• Ocorre nas membranas dos tilacóides

→ unidades funcionais (fotossistemas)

→ clorofila a e b + pigmentos acessórios + aceptores de elétrons + enzimas.

• Fotossistemas diferem quanto a capacidade de absorção de luz,

– PS I: 700 nm,

– PS II: 680 nm.

• Etapas da fase clara:

– Fotofosforilação cíclica (PS I), e

– Fotofosforilação acíclica (PS I e PS II).

Fase química/ Etapa Enzimática (fase escura) - Produção de Glicose

A energia contida nos ATP e os hidrogênios dos NADPH2, serão utilizados para a construção de moléculas  de glicose. A síntese de glicose ocorre durante um complexo ciclo de reações (chamado ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin-Benson), do qual participam vários compostos simples. Durante o ciclo, moléculas de CO2 unem-se 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 hidrogênio que promoverão a redução dos CO2 são fornecidos pelos NADPH2.

Produção de açúcares a partir de CO2

Local de ocorrência: Estroma do Cloroplasto

Fase escura: Conceito errôneo! A fase enzimática ocorre também na presença de luz.

A fase enzimática utiliza ATP e NADPH produzidos nos tilacóides durante as reações luminosas (Etapa fotoquímica)

Resumindo o Ciclo de Calvin...

O ciclo começa com a reação de uma molécula de CO2 com um açúcar de cinco carbonos conhecido como ribulose difosfato catalisada pela enzima rubisco (ribulose bifosfato carboxilase/oxigenase, RuBP), uma das mais abundantes proteínas presentes no reino vegetal.

Forma-se, então, um composto instável de seis carbonos, que logo se quebra em duas moléculas de três carbonos (2 moléculas de ácido 3-fosfoglicérico ou 3-fosfoglicerato, conhecidas como PGA). O ciclo prossegue até que no final, é produzida uma molécula de glicose e é regenerada a molécula de ribulose difosfato.

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

• São realizados 6 ciclos pra formação de uma glicose, portanto, a cada ciclo são gastos 3 ATPs

Dividido em 3 etapas:

Fixação de CO2

Produção de Açúcares

Regeneração da RuBP (Ribulose Bifosfato)

Fatores limitantes da fotossíntese

Fatores intrínsecos

• Disponibilidade de clorofila,

• Disponibilidade de enzimas e cofatores.

Fatores extrínsecos

• Concentração de gás carbônico,

• Temperatura,

• Comprimento de onda da luz (violeta/azul, vermelha),

• Intensidade luminosa.

Fotossíntese em bactérias

Bactérias Púrpuras do Enxofre (Sulfobactérias)

Realizam um tipo de fotossíntese em que a substância doadora de elétrons não é     a água, mas sim o gás sulfídrico (H2S). Neste processo há produção de enxofre e não gás oxigênio.

São anaeróbias estritas pois o O2 inibe a produção de pigmentos fotossintéticos.

CO2 + 2 H2S + Luz →CH2O + 2 S + H2O

Quimiossíntese

Bactérias quimioautotróficas

Realizam oxidação de compostos inorgânicos como fonte de energia para a síntese de substâncias orgânicas a partir do CO2

CO2 + H2O + Energia → Compostos Orgânicos + O2

E AS PLANTAS CARNÍVORAS?

 Na natureza existem algumas plantas que vivem em solos pobres em nutrientes. Por esse motivo, elas precisam complementar a alimentação capturando alguns seres vivos e absorvendo os nutrientes dele. É o caso das plantas carnívoras.

 No entanto, as plantas carnívoras ainda necessitam realizar a fotossíntese, pois os nutrientes que a planta drena do animal ingerido é apenas um complemento para o seu sustento.