FOTOSSÍNTESE

fotossíntese
FOTOSSÍNTESE
Constitui um fenômeno biológico altamente
complexo, a fotossíntese apresenta uma tal
sofisticação bioquímica que nem a mais
avançada tecnologia desenvolvida pela ciência
conseguiu jamais imitar. De fato, a fotossíntese
abrange um conjunto de reações bioquímicas
em que se verifica a participação de uma
notável rede de enzimas de alta
especialização.
Resumidamente:
 É o processo de CONVERSÃO de ENERGIA
LUMINOSA em ENERGIA QUÍMICA.
Equação geral:
12 H2O + 6 CO2
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
Estruturas envolvidas
Parede
celular
Folha
Célula
clorofilada
Núcleo
Vacúolo
Cloroplasto
Tilacóide
Membrana externa
Membrana
interna
Esquema da
molécula de
clorofila
Complexo antena
Tilacóide
DNA
Granum
Cloroplasto
Estroma
Granum
Membrana do tilacóide
A energia na célula
Fotossíntese
“Montagem” da glicose (armazena energia) a partir
da LUZ, CO2, H2O, liberando O2.
CO2 + H2O
C6H12O6 + O2
• ETAPA FOTOQUÍMICA ou FASE CLARA
Ocorre apenas nos grana dos cloroplastos, pois
são eles que abrigam as moléculas de clorofila.
Fotofosforilação e fotólise da água.
Produção de ATP e NADPH2
• ETAPA QUÍMICA ou FASE ESCURA: no
estroma (ciclo de Calvin – montagem da glicose
com utilização de ATP)
 Ocorre nos grana dos cloroplastos.
Fosforilação
• Uma série de reações
químicas desencadeadas pela
ação luminosa que resulta na
produção de ATP.
e-
A luz solar incide na
molécula de clorofila. Essa
molécula armazena essa
energia e elétrons são
liberados.
Esse elétron é passado para uma
proteína transportadora presente
na membrana dos tilacóides.
e-
e-
Dessa proteína, o elétron é passado para
outras proteínas transportadoras presentes
na membrana dos tilacóides.
ee-
Quando
o
elétron pula de
uma
proteína
para
outra,
energia
é
liberada e ATPs
são produzidos.
ATP
e-
ATP
Fotólise da água
• Quebra da água pela energia da luz.
NADP
• Aceptor intermediário de hidrogênios.
• Essa molécula capta os hidrogênios
liberados durante a fotólise da água e os
passa para os Carbonos que formarão a
molécula de glicose.
• NADP + 2H  NADPH2
NADPH2
 Reações da fase luminosa:
ADP + P
4 H2O + 2 NADP
ATP
2 NADPH2 + 2 H2O + O2
 Fator interno limitante da ETAPA
FOTOQUÍMICA: quantidade de clorofila.
 Ocorre na matriz dos cloroplastos.
Fase Escura
• Processo que não depende diretamente da
luz para acontecer.
• Porém necessita dos produtos da fase clara
para ocorrer.
• Ocorre no estroma do cloroplasto.
• Também pode ser chamada de Ciclo de
Calvin.
• Absorção e fixação do CO
Fase Escura
• Processo que não depende diretamente da
luz para acontecer.
• Porém necessita dos produtos da fase clara
para ocorrer.
• Absorção e fixação do CO2
• Ocorre no estroma do cloroplasto.
• Também pode ser chamada de Ciclo de
Calvin.
+
+
ATP
ATP
G
L
I
C
O
S
E
 Reações da fase química:
CO2 + 2 NADPH2
C6H12O6 + H2O + 2 NADP
 Fator limitante da etapa química:
quantidade de enzimas.
REAÇÕES QUÍMICAS:
EQUAÇÃO GLOBAL
4 H2O + 2 NADP
CO2 + 2 NADPH2
12 H2O + 6 CO2
2 NADPH2 + 2 H2O + O2
C6H12O6 + H2O + 2 NADP
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
Fotossíntese
Fase clara
Fase escura
LUZ
CO2
ATP
HO
2
FOTOFOSFORILAÇÃO
FOTÓLISE DA ÁGUA
O2
NADPH
CICLO DE
CALVIN
C6H12O6
BACTÉRIAS FOTOSSINTETIZANTES
 Autotróficas: sintetizam seu próprio
alimento.
6 CO2 + 12 H2S
LUZ
Não utilizam água
como substrato
doador de H
C6H12O6 + 6 H2O + 12 S
Não liberam
oxigênio
Respiração Celular
Metabolismo Celular
• Metabolismo  conjunto de reações
químicas que ocorrem no organismo.
• Reagentes
Energia
Produtos
De onde vem essa energia?
• A energia necessária para a realização de
reações químicas do organismo vem da
quebra de moléculas, principalmente
carboidratos.
• Outras moléculas também podem ser fonte
de energia para a célula: lipídeos, proteínas
e ácidos nucléicos.
Onde a energia fica armazenada?
• Nas ligações químicas entre os fosfatos da
molécula de ATP.
• ATP: Adenosina Tri-fosfato ou Trifosfato de
Adenosina.
ATP
Adenina
Pentose
Como o ATP armazena energia?
• A energia liberada na quebra da glicose é
armazenada nas ligações fosfato.
• Quando a célula precisa de energia o ATP é
quebrado em ADP + P, liberando energia.
ATP
Energia
Adenina
Pentose
ADP + P
Pausa para respiração...
Respiração Celular
Reações que resultam em
liberação de energia através
da quebra da molécula de
glicose.
Respiração Celular
Pode ser de dois tipos:
• Respiração anaeróbia  sem a utilização de
O2, também chamada de
FERMENTAÇÃO.
• Respiração aeróbia  com a utilização de
O2.
Fermentação
• Processo de degradação incompleta de substancias
orgânicas com liberação de energia e realizada
principalmente por fungos e bactérias.
• As reações químicas da fermentação são
equivalentes às da glicólise, primeira etapa da
respiração celular
• A quebra de uma molécula de glicose gera apenas
2ATPs
Glicólise
• Na glicólise, cada molécula de glicose é
desdobrada em duas moléculas de piruvato (ácido
pirúvico), com liberação de hidrogênio e energia,
por meio de várias reações químicas.
O hidrogênio combina-se com moléculas
transportadores de hidrogênio (NAD), formando
NADH + H+, ou seja NADH2.
C6H12O6
C3H4O3
Fermentação Alcoólica
NADH2
NAD
NADH2
NAD
As leveduras
e algumas
bactérias
fermentam
açucares,
produzindo
etanol e gás
carbônico
(CO2)
Fermentação Láctica
• Realizada por bactérias do leite
• Produto final da quebra da glicose: Ácido
Láctico.
• É empregada na preparação de iogurtes e
queijos
• Também ocorre em nossos músculos em
situações de grande esforço físico
Fermentação Láctica
C3H6O3
C3H6O3
Respiração Aeróbia
• Processo pelo qual a glicose é degradada em
CO2 e H2O na presença de oxigênio.
• Rendimento: 38 ATPs por molécula de
glicose quebrada.
• Dividida em duas partes:
Respiração Aeróbia
•
Fase anaeróbia (glicólise): não necessita
de oxigênio para ocorrer e é realizada no
citoplasma.
•
fase aeróbia (ciclo de Krebs e cadeia
transportadora de elétrons): requer a
presença de oxigênio e ocorre dentro das
mitocôndrias
Equação Geral
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 38 ATP
Mitocôndria
Crista Mitocondrial
Matriz Mitocondrial
Membrana externa
Membrana interna
Esquema mostrando a relação entre a
fotossíntese e a respiração celular
CO2 + H2O
O2
H2O
O2 + carboidratos
carboidratos + O2
CO2
CO2
Plantas, algas e
algumas bactérias
Energia
luminosa
Carboidratos e
outras moléculas
orgânicas
H2O + CO2
O2
Maioria dos
organismos
vivos
Energia
química p/ o
metabolismo
celular
H2O
Fermentação
Esquema
simplificado
representando
as reações dos
dois tipos de
fermentação
Glicose
2NAD+
2 ADP
2 NADH+
2
Glicólise
ATP
2 Ácido Pirúvico (C3H4O3)
NADH +2H+
2NAD+
ou
CO2
2 acetaldeído (C2H4O)
2 acido lático (C3H6O3)
2 NADH +2H+
2NAD+
2 etanol (C2H5OH)
Acido pirúvico (C3H4O3)
Esquema representando o
ciclo de Krebs
CoA
CO2
2H
Pouco reativo Aldeido acético
C23H38N7O17P3S
C2H4O
CoA
Acetil – CoA (2C) reativa
+
C4H4O5
Ác. oxalacético (4C)
Acido cítritrico (6C) C6H8O7
Ciclo de
Krebs
CO2
2H
2H
Composto de 5C
Resultado do
ciclo de Krebs:
Composto de 4C
CO2
3 NADH
2H
1 FADH2
1 ATP
Composto de 4C
2H
NAD
+
NADH2
H+ H+
2 eFAD
H2O
+
ATPs
Cadeia
Transportadora
de Elétrons
2 e-
+
O
O--
Fim...