Biodiversidade e Ambiente I

Biodiversidade e Ambiente I
Capt II - A Origem da Vida
10-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Capítulo II - A origem da Vida
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A evolução dos organismos e tipo de atmosfera
O tipo de actividade metabólica dos organismos
O espectro de radiação e a captação de luz.
Os pigmentos fotossintéticos e suas diferenças
Fotossintese oxigénica e anoxigénica
As suas implicações ecológicas
Os mecanismos de concentração de CO2
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Evolução da
atmosfera
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Classificação dos organismos
em termos de energia
Quimiotróficos
Quimiolitotróficos
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Fototróficos
Quimioorganotróficos
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Fluxo de Energia
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Leis da termodinâmica
• 1ª Lei - Energia não se perde apenas se
transforma
• 2ª Lei - Em todas as trocas e conversões de
energia, se nenhuma energia entra ou sai do
sistema a energia potencial do estado inicial
é sempre maior à do estado final
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Reacções de Oxi-redução
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Energia de activação
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O Espectro da radiação
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Espectro da
radiação
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A molécula
da clorofila
Clorofila a
Bacterioclorofila a
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Clorofila a, b e bacterioclorofila
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LH
P680
Centro de reacção
Dador e -
Aceitador ehv
Pigmento
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Pigmento*
Transferência de
En
Transferência de
Excitação
A luz é absorvida pelas moléculas
de clorofila
Localização das moléculas de
clorofila
1) invaginação da membrana citoplasmática - nas purpura;
2) na própria membrana citoplasmática nas heliobacterias;
3) em ambas as membranas citoplasmática e unidades membranares não
especializadas chamadas cromosomas - bacterias verdes
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Os Pigmentos e seu espectro de
absorção
Pigmentos acessórios:
• Carotenóides
• Ficobilinas
(cianobactérias)
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Espectro de absorção
Pigmentos das bactérias
• Bacterioclorofila a - bactérias púrpuras - 830-890
• Bacterioclorofila b - bactérias púrpuras - 1020-1040
• Bacterioclorofila c - bactérias verdes sulfurosas - 745-755
• Bacterioclorofila d - bactérias verdes sulfurosas - 705-740
• Bacterioclorofila e - bactérias verdes sulfurosas - 719 - 726
• Bacterioclorofila g - heliobactéria - 670, 788
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Espectros de
absorção
Alga verde
Cianobactéria
Bactéria vermelha
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Cinética da transferência de
electrões nas bactérias.
Um único centro de reacção
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Fluxo de electrões
Anoxigénicas
Oxigénicas
Fluxo
cíclico de
electrões
Reverse electron flow
(energy consuming)
External
electron donors
(H2S, S2O 3 2 ’ S0 ,
Fe2+)
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A reacção luminosa da
fotossintese
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Fotofosforilação
Bactérias
púrpuras
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Fotofosforilação
Plantas
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Produção de O2
2e2 H+
1/2 O2
Clorofila
H2 O
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Anabaena cylindrica
Chlorophyllcontaining
membranes
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Capacidade de fixar N2
heterocistos
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Pigmentos fotossintéticos
• Clorofila a
e
• Ficobilinas
– Ficoeritrinas
– Ficocianinas
“Algas” verde-azuladas
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Pigmentos fotossintéticos
• Clorofila a
e
• Clorofila b
PROCLORÓFITAS - Cianobactérias
Prochloron
Prochlorothrix
Acaryochloris - clorofila d
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Cianobactérias
heterocisto
acineto
Oscillatoria
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Nostoc
Anabaena
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Synechococcus
Synechoccus sp.
Clamydomonas reinhardtii
Pyrenoids
Rubisco
Carboxysomes
CO2
CO2
CA
CA
CO2
CA
HCO3 -
CO2
Rubisco
Rubisco
Hypothetical
CCMs
HCO HCO
3
CA
3
Ci-PUMP
CI-PUMP
CO2
HCO3 -
Ci-PUMP
HCO
3
Rubisco
F2
CO2i
F3
HCO3 - i
F1
Anidrase carbónica
CO2a
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HCO3 - a
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-
CO2 concentrating mechanism (CCM)
Raven,, 1997
Raven
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14 MJ m-2 d-1
Produção annual
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Biomassa (Pg C, %
total)
Turnover
54 - 59 (46-50)
1.0 - 2.0 (0.1-0.3)
27 - 59
57 - 58 (50-54)
600 - 1000 (60-99.8)
0.06 - 0.10
Ambiente
(Pg C ano , %
total)
Marinho
Terrestre
-1
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(ano-1)
Conceitos a reter
• Diversidade metabólica
• Reacções fotossintéticas
• Fotossíntese oxigénica e anoxigénica
• Pigmentos clorofilinos, clorofilas e carotenóides
• Fotofosforilação. Diferenças entre fotossíntese oxigénica e
anoxigénica
• Centros de reacção
• Mecanismos de concentração de CO2
• Cianobactérias e proclorófitas. Diferenças e relação com as algas
e plantas superiores.
• O papel da fotossíntese na evolução do clima
• Produtividade. Conceitos
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Referências
Brock - Biology of Microrganisms
Plant Physiology - Taiz and Ziegler
Plant Biology - Cap 5 e 7
Kolber et al. (2000). Bacterial photosynthesis in surface waters
of the open ocean. Nature 407: 177-179
Kühl et al. (2005). Nature 433: 820
http://web.cas.ufl.edu/users/mrosenme/oceanography/lectures/
primary_productivity.html
http://oceanography.geol.ucsb.edu/Student_Pages/Paul/biolpro
d.html
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