Biodiversidade e Ambiente I
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Biodiversidade e Ambiente I Capt II - A Origem da Vida 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Capítulo II - A origem da Vida • • • • • • • 10-05 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 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Evolução da atmosfera 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Classificação dos organismos em termos de energia Quimiotróficos Quimiolitotróficos 10-05 Fototróficos Quimioorganotróficos Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Fluxo de Energia 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 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 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Reacções de Oxi-redução 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Energia de activação 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 O Espectro da radiação 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Espectro da radiação 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 A molécula da clorofila Clorofila a Bacterioclorofila a 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Clorofila a, b e bacterioclorofila 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 LH P680 Centro de reacção Dador e - Aceitador ehv Pigmento 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 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 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Os Pigmentos e seu espectro de absorção Pigmentos acessórios: • Carotenóides • Ficobilinas (cianobactérias) 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 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 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Espectros de absorção Alga verde Cianobactéria Bactéria vermelha 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Cinética da transferência de electrões nas bactérias. Um único centro de reacção 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Fluxo de electrões Anoxigénicas Oxigénicas Fluxo cíclico de electrões Reverse electron flow (energy consuming) External electron donors (H2S, S2O 3 2 ’ S0 , Fe2+) 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 A reacção luminosa da fotossintese 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Fotofosforilação Bactérias púrpuras 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Fotofosforilação Plantas 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Produção de O2 2e2 H+ 1/2 O2 Clorofila H2 O 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Anabaena cylindrica Chlorophyllcontaining membranes 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Capacidade de fixar N2 heterocistos 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Pigmentos fotossintéticos • Clorofila a e • Ficobilinas – Ficoeritrinas – Ficocianinas “Algas” verde-azuladas 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Pigmentos fotossintéticos • Clorofila a e • Clorofila b PROCLORÓFITAS - Cianobactérias Prochloron Prochlorothrix Acaryochloris - clorofila d 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 Cianobactérias heterocisto acineto Oscillatoria 10-05 Nostoc Anabaena Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 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 10-05 HCO3 - a Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 - CO2 concentrating mechanism (CCM) Raven,, 1997 Raven 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 14 MJ m-2 d-1 Produção annual 10-05 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 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 (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 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006 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 10-05 Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
