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

Fotossíntese

Fase fotoquímica (luz) da fotossíntese:

Fotossíntese PONTO DE COMPENSAÇÃO O ponto em que a respiração e fotossíntese se igualam em algum ponto do dia.

Fotossíntese Plantas de sol x sombra Heliófitas- Muita luz solar, alto ponto de compensação; Umbrófitas- Pouca luz solar, baixo ponto de compensação;

Fotossíntese Célula clorofilada Folha Onde ocorre a fase fotoquímica? Parede celular Célula clorofilada Folha Núcleo Vacúolo Cloroplasto Membrana externa Onde ocorre a fase fotoquímica? Membrana interna Cloroplasto Tilacóide Granum Estroma DNA O empilhamento da membranas dos tilacóides é chamado de granum.

Fotossíntese Cloroplastos

Fotossíntese

Fotossíntese

Fotossíntese Cloroplastos

Fotossíntese Cloroplastos Nas membranas dos tilacóides encontram-se: ** Pigmentos fotossintetizantes. ** Proteínas integrais de membrana

Pigmentos Fotossintetizantes Fotossíntese Pigmentos Fotossintetizantes A luz é primeiramente absorvida pelos pigmentos da planta Todos os pigmentos ativos no processo de fotossíntese são encontrados nos cloroplastos (organelas dos vegetais) Espectro de absorção destes pigmentos: Os diferentes espectros de absorção permitem que os pigmentos alcancem maior absorção de luz na região do visível

Fotossíntese 1. CLOROFILA: cabeça (porfirina) + cauda de hidrocarboneto (fitol) Clorofila a: C55H72O5N4Mg Clorofila b: C55H70O6N4Mg A maioria das plantas possui 2X + clorofila a do que b. Grupo metil Grupo aldeído

Fotossíntese 2. CAROTENÓIDES: pigmentos acessórios ou secundários. Em folhas verdes a cor dos carotenóides é mascarada devido a maior abundância das clorofilas. Na maioria das plantas, as clorofilas a e b tendem a predominar sobre os outros pigmentos, predominando o verde. A absorção de luz dos carotenóides ocorrem na região de maior conteúdo energético (400-500nm)

Fotossíntese 2. CAROTENÓIDES: 2.1 Xantofilas (pigmentos amarelos) Ex: neoxantina, violaxantina, zeaxantina

Fotossíntese β-Caroteno 2.2 Carotenos (pigmentos laranja ou avermelhados): Ex: (α-β caroteno) β-Caroteno

Fotossíntese 2. CAROTENÓIDES: Licopeno: Caroteno vermelho do tomate No outono, quando parte da clorofila é degrada, os carotenóides que são mais estáveis, fornecem a coloração característica laranja amarelada das folhas de outono.

Fotossíntese 2. CAROTENÓIDES: São considerados pigmentos fotoprotetores (protegem clorofilas do excesso de radiação, pois liberam o excesso de energia (Antioxidantes) Tem a função de transferir a luz absorvida para a clorofila (por isso são chamados pigmentos acessórios)

Fotossíntese 3. FICOBILINAS: As Ficobilinas são pigmentos acessórios + comum em cianobactérias e algas vermelhas.

Organização das proteínas integrais das membranas do Tilacóide Fotossíntese Organização das proteínas integrais das membranas do Tilacóide Estas proteínas possuem uma porção antena e uma porção chamada de centro de reação. Esquema da molécula de clorofila Tilacóide Granum Cloroplasto Complexo antena Membrana do tilacóide

Fotossíntese Antena + Centro de reação. Antena: transferência de energia (ALTERAÇÃO FÍSICA) CR: transferência de elétrons (ALTERAÇÃO QUÍMICA)

Fotossíntese Antena. É a porção coletora de luz, onde estão a maior parte dos pigmentos Responsável pela absorção e transmissão da energia luminosa Vários pigmentos enviam energia para um centro de reação em comum

Inicia-se então o processo de fluxo de elétrons. Fotossíntese Centro de reação. Após a transferência de energia pelo complexo antena, no centro de reação a energia proveniente da excitação dos pigmentos é aprisionada. Inicia-se então o processo de fluxo de elétrons.

Como antena + centro de reação estão organizados? Fotossíntese Como antena + centro de reação estão organizados? FOTOSSISTEMAS É a organização de vários pigmentos no complexo antena + 1 centro de reação

Fotossíntese Um fotossistema tem um conjunto de cerca de 250 a 400 moléculas de pigmentos

Fotossíntese Há 2 Fotossistemas conhecidos em plantas que operam em série: FOTOSSISTEMA I: Absorve luz em 700nm (vermelho-distante) Possui: ± 280 moléculas de clorofila a, ±50 moléculas de clorofila b, 50-200 moléculas de carotenóides FOTOSSSISTEMA II: Absorve luz em 680nm (vermelho) Possui: ± 150 moléculas de clorofila a, ±150 moléculas de clorofila b, menor proporção de carotenóides.

Fotossíntese Os 2 fotossistemas operam em série, estão ligados por uma cadeia de transporte de elétrons que fluem em ziguezague (Esquema “Z”)

Fotossíntese Fotossíntese

Fotossíntese Os fotossistemas I e II estão separados espacialmente nas membranas dos tilacóides A luz pode incidir nos 2 fotossistemas FSI + FSII + Complexo citocromo b6f = necessários durante a transferência de e- para a formação do NADPH Complexo ATP sintase = necessário para a formação do ATP

Fotossíntese Formam NADPH Formam ATP

Fotossíntese FSI e ATP sintase: localizado nas margens das lamelas granais FSII e citocromo b6f: localizado nas lamelas granais

Fotossíntese Complexo antena coletor de luz (LHC, Light-Harvesting-Complex).

3 complexos protéicos diferentes atuam de modo integrado: Fotossistema I + Fotossistema II + complexo citocromo b6f

Fotossíntese Fotofosforilação A Produção de ATP se dá por: 1. Fotofosforilação → nos cloroplastos 2. Fosforilação oxidativa → nas mitocôndrias. Há 2 tipos de Fotofosforilação

Fotossíntese Há dois tipos de fotofosforilação.... NÃO CÍCLICA (em algas e plantas superiores): Gerados NADPH e ATP, além do O2 Envolve FSII, Complexo cit b6f e FSI FSI FSII

Fotossíntese Há dois tipos de fotofosforilação.... CÍCLICA (bactérias e plantas superiores): Gerados somente ATP. Não produz O2 e NADPH Envolve FSI e Cit b6f (os e- voltam da ferredoxina para o complexo do cit b6f, direcionando novamente os e- ao FSI). FSI FSII

Fotofosforilação cíclica: Fotossíntese Fotofosforilação cíclica: Importante para as plantas C4 que precisam fonte da ATP nas células da bainha vascular Acredita-se que este ciclo ocorra quando as plantas já estão supridas de NADPH e precisam de ATP adicional para outras necessidades metabólicas

Fotossíntese Síntese de ATP O ATP é gerado a partir do ADP + Pi por uma ATP-sintase. A síntese do ATP é dependente da luz O ATP é sintetizado por um grande complexo estomático (CFO-CF1)

Atuação de herbicidas no fluxo de elétrons: Fotossíntese Atuação de herbicidas no fluxo de elétrons: Conceito de Herbicida: produto utilizado para destruir ou controlar o crescimento de plantas daninhas ou plantas indesejáveis. Ação de herbicidas: biossíntese de aminoácidos, carotenóides ou lípídeos, perturbam a divisão celular, herbicidas que bloqueiam o fluxo de elétrons.

Efeito em ervas daninhas Fotossíntese Efeito em ervas daninhas Inibição do fotossistema I (FSI) A fotossíntese é afetada levando à destruição das membranas celulares. As folhas amarelam e ressecam especialmente rápido na luz solar. Espectro muito amplo de ervas daninhas controladas; somente aplicação foliar; inativados e imobilizados em contato com o solo; exclusivo de paraquat e diquat Inibição do fotossistema II (FSII) A fotossíntese é afetada levando à destruição das membranas celulares,. Amarela e resseca as folhas a partir das pontas, bordas e entre os vasos. Aplicação pré e pós-emergência com efeitos residuais no solo; o espectro de ervas daninhas e a seletividade de culturas variam; vários tipos diferentes, inclusive: triazinas (por exemplo, a atrazina), ureases (ex., isoproturona); nitrilas (ex., bromoxinil)

Excesso de luz na fotossíntese!!!!! A energia luminosa em excesso pode levar à produção de espécies tóxicas: Superóxidos Oxigênio singleto Peróxidos Podendo ocorrer danos se tal energia luminosa não for dissipada com segurança. Pode ocorrer: Foto-inibição (reversível): envolve danos ao centro de reação, especialmente o FSII Foto-oxidação (irreversível): envolve diretamente os pigmentos receptores de luz

Fotossíntese

Mecanismos que regulam o excesso da luz: Fotossíntese Mecanismos que regulam o excesso da luz: Carotenóides: são pigmentos fotoproptetores (liberam o excesso de energia) (Xantofilas também podem auxiliar na dissipação de energia) - O empilhamento das membranas dos tilacóides permite repartir a energia entre os fotossistemas. Além disso há proteínas que pertencem a região da antena que controlam o processo da distribuição de energia aos FS. Alterações fisiológicas das plantas: # Movimentação dos cloroplastos (ciclose) # Orientação das folhas (paralelas aos raios solares) # Folhas de superfície brilhante ou refletivas ou com cutículas + espessa. # Células da epiderme com +antocianinas (absorvem em comprimento de ondas curtos, menos danosos)