a fase bioquímica da fotossíntese
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A fotossíntese é o principal processo autotrófico e é realizada pelos seres clorofilados, representados por plantas, alguns protistas, bactérias fotossintetizantes e cianobactérias.TRANSCRIPT
Universidade Estadual da ParaíbaCentro de Ciências Biológicas e da Saúde
Departamento de BiologiaCurso de Licenciatura em Ciências Biológicas
Componente Curricular: Bioquímica Metabólica Ministrante: Simão Lindoso
Equipe:Érica Luana Ferreira ÁlvaroJefferson Deyveson nascimentoAgda SoaresLadjane Cabral TaíseDebórah Sunnaly3º Período Turno: Noite
A Fase Bioquímica da Fotossíntese
A fotossíntese divide-se em duas fases, a fotoquímica e a bioquímica.
A fase fotoquímica converte a energia luminosa em ATP e NADPH.
O ATP e o NADPH produzidos na fase fotoquímica são utilizados na fase bioquímica.
Estômatos
São estruturas especiais pelas quais o CO2 atinge as células fotossintetizantes.
O Ciclo de Calvin
Em muitas espécies de plantas, a redução do carbonoocorre exclusivamente no estroma dos cloroplastos pormeio de uma série de reações chamadas de Ciclo de
Calvin.
Melvin Calvin;
O ciclo de Calvin é análogo à outras vias
metabólicas ;
- Ribulose-1,5-bifosfato ( RuBP).
Imagem que representa o local onde o ciclo de Calvin ocorre.
O Ciclo de Calvin ocorre em três etapas:
1. Fixação,
2. Redução,
3. Regeneração do Receptor.
1ª etapa do ciclo de Calvin
- O CO2 entra no ciclo e é enzimaticamente combinado a RuBP;
- O intermediário instável resultante é imediatamente hidrolisado;
- Duas moléculas de 3-fosfoglicerato (PGA) são resultantes;
- As moléculas de PGA ( que possuem 3 carbonos) são o primeiro produto detectável do Ciclo de Calvin;
Via de 3C
A RuBP carboxilase/oxigenase ( Rubisco) é a enzima que cataliza essa primeira reação do Ciclo de Calvin;
- Esta enzima compreende mais de 16% das proteínas totais dos cloroplastos;
- Ela corresponde a mais de 40% do total de proteínas solúveis da maioria das folhas.
A 2ª etapa do Ciclo de Calvin
Nessa etapa o 3-fosfoglicerato é reduzido a gliceraldeído-3-fosfato ( PGAL );
Isso ocorre em dois passos:
- Produção de 1,3-bifosfoglicerato;
- Redução de 1,3-bifosfogliceratoa PGAL.
Observação- Há a formação de 12 moléculas de PGAL.
A 3ª etapa do Ciclo de Calvin
Na terceira etapa do ciclo, dez das doze moléculas de gliceraldeído-3-fosfato são usadas para regenerar seis moléculas de ribulose-1,5-bifosfato .
As outras duas saem do ciclo e representam o ganho líquido do mesmo.
Estas reações e a catalisada pela rubisco, levam o CO2 ao nível de uma hexose, transformando-o em uma reserva química de energia à custa de NADPH e ATP, gerados na etapa fotoquímica.
A cada volta completa do ciclo, uma molécula de CO2 é reduzida e uma molécula de RuBP é regenerada.
Qual é o gasto de energia para a síntese de uma
hexose?
São necessárias 6 rodadas no ciclo de Calvin para a síntese de uma hexose;
São gastas 12 moléculas de ATP na fosforilaçãode 12 moléculas de 3-fosfoglicerato a 1,3-bifosfoglicerato;
São consumidas 12 moléculas de NADPH na redução de 12 moléculas de 1,3-bifosfogliceratoà 12 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato.
São gastas mais 6 moléculas de ATP na regeneração de 6 moléculas de ribulose-1,5-bifosfato.
Podemos agora escrever uma equação balanceada para a reação global do ciclo de Calvin:
6 CO2 + 18 ATP + 12NADPH + 12 H2O
C6H12O6+ 18 ADP+18Pi+12 NAD P++ 6H+
Foto respiração
A enzima Rubisco, na presença de grande quantidade de CO2 disponível , catalisa a carboxilação da ribulose-1,5-bifosfato com grande eficiência.
Entretanto, a Rubisco não é absolutamente especifica para o CO2
como substrato.
- Condensação do O2 com a RuBP;
- Formação de uma molécula de 3-fosfoglicerato e de uma molécula de fosfoglicolato;
- Atividade oxigenase da enzima.
A foto respiração ocorre quando a Rubisco liga-se ao O2 ao invés de ao CO2.
Imagem representando a atividade carboxilase e a atividade oxigenase da rubisco
- Nenhum carbono é fixado nessa reação e é necessário uma via de aproveitamento para recuperar parte do esqueleto carbônico do fosfoglicolato.
- Essa via de recuperação é longa e emprega 3 organelas celulares:
Nessa via de recuperação o fosfoglicolato é transformado em glicolato que entra em peroxissomos;
No peroxissoma o glicolato é oxidado a glioxolato;
- Nessa reação há a liberação de H2O2.
Ainda no peroxissomo o glioxilato será transaminado, produzindo glicina.
Os cloroplastos, as mitocôndrias e os peroxissomos.
Duas moléculas de glicina podem ser utilizadas para formar serina com a liberação de CO2 e NH4+;
A amônia é aproveitada pela reação da glutamina sintetase.
Esta via serve para reciclar três dos quatro átomos de carbono de duas moléculas de glicolato.
- Contudo, um deles é perdido como CO2 .
Este processo é chamado de foto respiração pois consome O2 e libera CO2.
Este é um processo de desperdício onde carbono orgânico é transformado em CO2 haja a produção de ATP ou NADPH.
Além disso, a atividade oxigenase da Rubisco aumenta mais rapidamente com o aumento da temperatura do que a atividade carboxilase, gerando assim um problema para as plantas trópicais.
A via de quatro carbonos
• O ciclo de Calvin não é a única via usada nas reações de fixação do carbono.
• Em algumas espécies de plantas o primeiro produto detectável da fixação do CO2 é o oxaloacetato.
• Plantas C4 ;
• A via C4 é também referida como a via Hatch-Slack.
• Nessa via o oxaloacetato é formado quando o CO2 é fixado ao fosfoenolpiruvato (PEP).
- Enzima PEP carboxilase Encontrada no citossol das células do mesofilo de plantas C4.
O oxaloacetato é então reduzido a
Malato.
Próximo passo: o malato move-se
Das células do mesofilo para as célula
da bainha do feixe .
- CO2;
- Piruvato;
- Separação espacial .
Observação:
As duas enzimas de carboxilação da
Fotossíntese usam diferentes formas
de moléculas de CO2 como substrato
Rubisco
PEP carboxilase
- A PEP carboxilase tem alta afinidade pelo íon bicarbonato e não é afetada pela presença ou alta concentração de O2.
CO2
HCO3-
Metabolismo ácido das Crassuláceas (CAM)
Outra estratégia para a fixação de CO2 evoluiu de forma independente em muitas plantas suculentas.
Tal estratégia é chamada de metabolismo ácido das crassuláceas (CAM).
Plantas CAM;
As plantas CAM utilizam tanto a via C4 quanto o ciclo de Calvin
As plantas CAM diferem das plantas C4 por possuírem uma separação temporal entre a via C4 e o ciclo de Calvin.
As plantas CAM possuem a capacidade de fixar CO2 escuro;
- O produto inicial da carboxilação é oxaloacetato, que é imediatamente reduzido a malato.
- O malato é estocado nos vacúolos sob a forma de ácido málico.
- Durante o período de luz o ácido málico é retomado do vacúolo e descarboxilado.
• A pré-condição estrutural de todas as plantas CAM é a presença de células que possuem vacúolos grandes e cloroplastos.
- As plantas CAM acumulam CO2 durante a noite.
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Referências
Raven, Peter H.
Biologia vegetal/ Peter H. Raven, Ray F. Evert , Susan E. Eichhorn.
Tradução Ana Claudia de Macêdo Vieira
7ª edição-Rio de Janeiro; Guanabara Koogan, 2007
Stryer ; Lubert
Bioquímica/ Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer.
5ª edição- Rio de Janeiro; Guanabara Koogan, 2004