FOTOSSÍNTESE

O QUE JÁ VIMOS... Como a água é “quebrada” usando luz para produzir prótons e elétrons. Como os elétrons são utilizados para produzir NADPH. Como os prótons são utilizados para produzir ATP. MAS... Como o ATP + NADPH é utilizado para reduzir CO2 a açúcares (oses)?

CICLO DE REDUÇÃO DO CO2 Ciclo de Calvin Melvin Calvin desvendou o ciclo em 1950 e recebeu o Nobel de Química de 1961.

RUBISCO Localização: ESTROMA

Reações do estroma 1. Carboxilação 5C + CO2 + Rubisco = 3C + 3C (Ciclo C3) Rubisco - Ribulose 1, 5 Bisfosfato Carboxilase Oxigenase Fatos sobre a Rubisco: 40% das proteínas solúveis das plantas são Rubisco. Concentração de Rubisco no estroma = 4 mM (500 x concentração de CO2). Possui subunidades codificadas no núcleo (rbcS) e no citoplasma (rbcL). 2. Redução e Regeneração Cada CO2 reduzido gasta 2 NADPH e 3 ATP Regenera a Ribulose 1,5 bisfosfato (5C)

EFICIÊNCIA TERMODINÂMICA Eficiência termodinâmica = quantidade de energia luminosa convertida em energia química Para gerar 2 NADPH e 3 ATP são gastos 8 fótons de 680 nm. 1 fóton de 680 nm = 175 KJ Energia gasta para fazer uma glicose: 6 x 8 x 175 = 8400 KJ Energia contida em uma molécula de glicose = 2804 KJ Logo, a eficiência termodinâmica da fotossíntese = 33% (2804/8400) É pouco? A eficiência é ainda menor, pois há fotorrespiração.....

FOTORRESPIRAÇÃO Causa: atividade oxigenase da rubisco Efeito: produção de CO2 no ciclo de recuperação (ciclo do glicolato) dos dois carbonos perdidos 2 x 2C = 1 triose + CO2 FOTORRESPIRAÇÃO

FOTORRESPIRAÇÃO Enquanto o 3-fosfoglicerato (3PGA) continua no ciclo de Calvin, o 2-fosfoglicolato (2PG) vai para o ciclo do glicolato. No ciclo do glicolato (peroxissomo e mitocôndria), cada 2 moléculas de 2C (glicolato) geram uma de 3C (glicerato) e um CO2, ou seja, recuperação de 3/4 do carbono perdido. A Rubisco tem 80x mais afinidade por CO2 que pelo O2 Taxa de carboxilação/oxidação = 3:1 (~ 80 x 0,0416) Logo, perda por fotorrespiração = 25% Como 3/4 (75%) são recuperados no ciclo do glicolato, a perda é de 19% (0,25 x 0,75) Desse modo, é comum falar que fotorespiração é um mal que diminui 20% da produtividade.

VARIANTES DO CICLO C3

FOTOSSÍNTESE C4 Planta C4: Anatomia ¨Kranz¨ (coroa de células ao redor da bainha do feixe vascular e presença de cloroplasto na bainha do feixe vascular). Bainha do feixe = células verde claro. Planta C3: sem cloroplasto na bainha do feixe vascular.

FOTOSSÍNTESE C4 Regulação ESPACIAL expressão das enzimas: Fosfoenolpiruvado carboxilase (PEPCase) Malato desidrogenase (NADP-MDH) Piruvato ortofosfato diquinase (PPDK) Enzima málica (NADP-ME)

NOITE DIA FOTOSSÍNTESE CAM Metabolismo ácido das Crassulaceae

Fotossíntese CAM Regulação TEMPORAL da abertura estomática e da expressão das enzimas do ciclo C4.