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 LUZ CLOROFILA

Estruturas envolvidas Parede celular Célula clorofilada Folha Núcleo Vacúolo Cloroplasto Esquema da molécula de clorofila Tilacóide Membrana externa Granum Membrana interna Cloroplasto Complexo antena Tilacóide Membrana do tilacóide Granum Estroma DNA

A energia na célula

Fotossíntese CO2 + H2O C6H12O6 + O2 “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)

ETAPA FOTOQUÍMICA Ocorre nos grana dos cloroplastos.

ETAPA FOTOQUÍMICA

Fosforilação Uma série de reações químicas desencadeadas pela ação luminosa que resulta na produção de ATP. A luz solar incide na molécula de clorofila. Essa molécula armazena essa energia e elétrons são liberados. e-

Esse elétron é passado para uma proteína transportadora presente na membrana dos tilacóides.

Dessa proteína, o elétron é passado para outras proteínas transportadoras presentes na membrana dos tilacóides. Quando o elétron pula de uma proteína para outra, energia é liberada e ATPs são produzidos. e- e- 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

ETAPA FOTOQUÍMICA Reações da fase luminosa: ADP + P ATP 4 H2O + 2 NADP 2 NADPH2 + 2 H2O + O2 LUZ CLOROFILA Fator interno limitante da ETAPA FOTOQUÍMICA: quantidade de clorofila.

ETAPA QUÍMICA 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.

GLICOSE + ATP + ATP

ETAPA QUÍMICA 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 2 NADPH2 + 2 H2O + O2 LUZ CLOROFILA CO2 + 2 NADPH2 C6H12O6 + H2O + 2 NADP 12 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 LUZ CLOROFILA

Fotossíntese Fase clara Fase escura LUZ CO2 ATP H2O NADPH O2 C6H12O6 FOTOFOSFORILAÇÃO FOTÓLISE DA ÁGUA CICLO DE CALVIN

BACTÉRIAS FOTOSSINTETIZANTES Autotróficas: sintetizam seu próprio alimento. LUZ 6 CO2 + 12 H2S C6H12O6 + 6 H2O + 12 S Não utilizam água como substrato doador de H Não liberam oxigênio

Respiração Celular

Metabolismo Celular Metabolismo  conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo. Reagentes Produtos Energia

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 ADP + P Energia Adenina Pentose

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. C3H4O3 C6H12O6

Fermentação Alcoólica As leveduras e algumas bactérias fermentam açucares, produzindo etanol e gás carbônico (CO2) NADH2 NADH2 NAD NAD

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 Membrana externa Crista Mitocondrial Matriz Mitocondrial Membrana interna

Esquema mostrando a relação entre a fotossíntese e a respiração celular H2O CO2 Plantas, algas e algumas bactérias Energia luminosa Carboidratos e outras moléculas orgânicas Maioria dos organismos vivos Energia química p/ o metabolismo celular CO2 + H2O O2 + carboidratos carboidratos + O2 H2O + CO2

Esquema simplificado representando as reações dos dois tipos de fermentação +2H+ NADH Glicose 2 ADP ATP 2 Glicólise 2NAD+ NADH+ 2 Ácido Pirúvico (C3H4O3) ou CO2 2 acetaldeído (C2H4O) 2 etanol (C2H5OH) 2 acido lático (C3H6O3)

+ Esquema representando o ciclo de Krebs Acido pirúvico (C3H4O3) CoA Acetil – CoA (2C) CO2 Acido cítritrico (6C) Composto de 5C 2H Composto de 4C Ác. oxalacético (4C) Ciclo de Krebs Aldeido acético CoA Pouco reativo reativa + Esquema representando o ciclo de Krebs C2H4O C23H38N7O17P3S C4H4O5 C6H8O7 Resultado do ciclo de Krebs: 3 NADH 1 FADH2 1 ATP

Cadeia Transportadora de Elétrons NAD + NADH2 H+ H+ 2 e- FAD H2O + ATPs 2 e- + O O-- Cadeia Transportadora de Elétrons

Fim...