Curso de Zootecnia Prof. Etiane Skrebsky Quadros Fisiologia Vegetal Curso de Zootecnia Prof. Etiane Skrebsky Quadros

Fotossíntese

Fase química ou de fixação/redução de carbono da fotossíntese:

Fotossíntese Todos os organismo que fotossintetizam precisam reduzir o CO2 a carboidratos. Para isso, o mecanismo básico usado é o Ciclo de Calvin ou ciclo da redução do carbono

Fotossíntese O Ciclo de Calvin possui 3 fases: CARBOXILAÇÃO REDUÇÃO REGENERAÇÃO O ciclo de Calvin (CC) é descrito para espécies C3 Outras rotas metabólicas são auxiliares ou dependentes do CC

Fotossíntese A partir do Ciclo de Calvin, em todas as plantas, há a produção de triose-P. Qual seu destino? - O CITOSOL, sendo transformada em sacarose-P e sacarose, para translocação via floema para os drenos. - Permanecer no CLOROPLASTO, formar hexose-P e, a partir daí, o amido, principal composto de reserva das plantas. Assim, a fotossíntese produz os compostos de carbono para respiração e biossínteses.

Fotossíntese Porque são chamadas plantas C3? Porque o primeiro composto estável tem 3 átomos de carbono Gramíneas de clima subtropical e leguminosas de clima subtropical e tropical Trigo Soja Arroz

Fotossíntese

Fotossíntese É um ciclo, por isso, os compostos chave estão sendo constantemente regenerados Na verdade, o Ciclo de Calvin e mais complexo. Há uma série de enzimas envolvidas, onde a etapa da regeneração é a + prolongada.

Fotossíntese A Carboxilação (início do ciclo) é catalisada pela enzima Rubisco Rubisco: ribulose bifosfato carboxilase/oxigenase Possui tanto atividade carboxilase como oxigenase, ou seja, o O2 compete com o CO2 . A afinidade da rubisco pelo CO2 é suficientemente alta para garantir uma rápida carboxilação sob condições de ↓[CO2] nas células A enzima Rubisco esta localizada no estroma É a enzima + abundante na natureza

Fotossíntese Das enzimas que participam do Ciclo de Calvin, 5 dependem da luz para serem ativadas. Rubisco 2) NADP: gliceroaldeído-3-fosfato desidrogenase 3) Frutose-1,6-bifosfatase 4) Sedo-heptulose-1,7-bifosfatase 5) Ribulose-5-fosfato quinase Regulada indiretamente pela enzima tiorredoxina rubisco ativase. Regulada diretamente pela tiorredoxina.

Fotossíntese Fotorrespiração Ocorre em plantas C3 É um ciclo acoplado ao Ciclo de Calvin Ocorre quando a Rubisco realiza oxidação (afinidade pelo O2) Ocorre uma competição entre O2 e CO2, já que ambos possuem seu sítio ativo para a rubisco. Fotossíntese = ganho de CO2 Fotorrrespiração = perda de CO2 Portanto, fotossíntese e fotorrespiração trabalham em direção opostas

Fotossíntese Fotorrespiração Envolve 3 organelas: cloroplastos, peroxissomos mitocôndrias

Fotossíntese Função??? Dissipar o excesso de energia (excesso de ATP e NADPH) Proteção das plantas C3 da fotoxidação e fotoinibição Prejuízos?? Perda de carbono (25% é perdido)

Fotossíntese Balanço entre carboxilação e oxigenação: INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA Com o aumento da Temperatura a [CO2] do ar decresce mais que a [O2], assim a afinidade da rubisco pelo CO2 diminui com o aumento da temperatura. Então quanto > a T° > a taxa de oxigenação

Fotossíntese Ponto de Compensação de CO2 Quando a quantidade de CO2 absorvida é = a quantidade de CO2 liberada, ou seja não tem ganho de crescimento Ponto de compensação de CO2 = fotossíntese – (fotorrespiração + respiração) Fotossíntese = consumo de CO2, liberação de O2, ganho de biomassa Fotorrespiração + respiração = consumo de O2, liberação de CO2, perda de biomassa Obs: Para a planta crescer sempre a fotossíntese deve ser > que a respiração + fotorrespiração

Fotossíntese Plantas C4 tem ponto de Compensação de CO2 um pouco mais baixo que plantas C3 (próximo a 100), já que não realizam a fotorrespiração ou esta é muito baixa.

Fotossíntese Plantas que não fotorrespiram ou fotorrespiram muito pouco: C4 CAM Possuem Rubisco, mas suprimem ou minimizam a oxigenação

Porque são chamadas plantas C4? Fotossíntese Porque são chamadas plantas C4? Porque o primeiro composto estável tem 4 átomos de carbono. Gramíneas tropicais C4 - Exemplos Cana-de-açúcar Milho Sorgo

Fotossíntese C4 Bainha vascular Vantagem às plantas sob condição de intensidade elevada de luz e t° (Pela ausência da fotorrespiração e adaptações morfológicas (BV) Ficam de certa forma restritas a ambientes quentes Temperatura ótima (30-45°C) Estômatos: abertos de dia e fechados a noite A carboxilação ocorre em 2 etapas: A carboxilação inicial não é catalisada pela Rubisco e sim pela PEP carboxilase. Bainha vascular

Fotossíntese Relação da taxa fotossintética entre a temperatura foliar de sp C3 e C4

Fotossíntese

C3: Só há cloroplastos em células do mesófilo (A) e não da bainha (B) Fotossíntese Comparação C3 x C4 C3: Só há cloroplastos em células do mesófilo (A) e não da bainha (B) C4: Há 2 tipos de células que contém cloroplastos: células do mesófilo (C+E) e da bainha vascular (D).

Características das células da bainha vascular: Fotossíntese Características das células da bainha vascular: Paredes celulares espessas e suberizadas Células grandes e volumosas Alta concentração de CO2 nas células Predomina a atividade carboxilase da Rubisco. Obs: Mesmo se chegar a ocorrer fotorrespiração o CO2 produzido não consegue sair das folhas porque é rapidamente refixado pela PEP carboxilase nas células do mesófilo.

Fotossíntese A 1° carboxilação ocorre no mesófilo pela enzima PEP carboxilase. A 2° carboxilação ocorre na bainha vascular pela enzima Rubisco.

Porque a PEP carboxilase é + eficiente que a Rubisco na carboxilação? Fotossíntese Porque a PEP carboxilase é + eficiente que a Rubisco na carboxilação? Porque ela não usa o O2 como substrato alternativo, não havendo competição com o CO2 Assim previnem a fotorrespiração e o desperdício de energia. Além disso, plantas C4 tem menos Rubisco que plantas C3. Por isso, plantas C4 tem maior velocidade fotossintética, maior velocidade de crescimento , além de menor velocidade de perda de água.

Fotossíntese Sub tipos de plantas C4 Capim tanzânia, capim colonião, capim mombaça

Fotossíntese CAM - Exemplos Bromélia Cactos Abacaxi Orquídea

Fotossíntese CAM – Metabolismo Ácido das Crasssuláceas Porque Crassuláceas? Família onde este metabolismo foi detectado pela primeira vez. - Comum em ambientes quentes e secos (desertos) - Sacrificam o crescimento e taxa fotossintética em troca de tolerância a condições extremas - Temperatura ótima: 30-45°C - Estômatos: fechados durante o dia e abertos à noite

Fotossíntese Possuem a capacidade de fixar CO2 no escuro via PEP carboxilase. O ácido málico formado é armazenado no vacúolo Durante o período seguinte de luz, o ácido málico é descarboxilado e o CO2 é transferido para a RuBP no ciclo de Calvin, no interior da mesma célula (separação apenas temporal).

Fotossíntese Separação temporal (Noite x Dia) Assim, plantas CAM são amplamente dependentes da acumulação noturna de dióxido de carbono, pois seus estômatos permanecem fechados durante o dia, evitando a perda de água

Diferença entre plantas C4 x CAM Fotossíntese Diferença entre plantas C4 x CAM

Fotossíntese

Esquema da Fotossíntese

O que é necessário para o processo de Fotossíntese?

O crescimento dos vegetais depende somente da Fotossíntese?