Fotossíntese • Há
uma grande semelhança entre o espectro de acção o espectro de absorção.
•O
espectro de acção traduz a eficiência dos diferentes
comprimentos de onda em estimular a fotossíntese. • Pode
ser avaliado pelo 02 produzido.
• A semelhança entre o espectro de acção o espectro de absorção indica que os pigmentos, particularmente as clorofilas, são os responsáveis pela absorção da luz.
Relação entre o espectro de acção da fotossíntese e o espectro de absorção de alguns pigmentos fotossintéticos
• A absorção da luz pelas moléculas dos pigmentos está relacionada com a configuração electrónica dos átomos que as constituem. • Um dado átomo ou molécula só pode ser excitado por fotões de um dado comprimento de onda. • quando os pigmentos absorvem luz os electrões são empurrados para um nível energético superior.
• As consequências podem ser de dois tipos: 1 - os electrões excitados podem regressar ao seu estado fundamental (nível energético normal), cedendo energia para o meio sob a forma de calor ou de energia luminosa — fenómeno conhecido por fluorescência.
2 - Os electrões foto-excitados, altamente energéticos, são cedidos a certos aceitadores, o que provoca uma reacção química como acontece na fotossíntese – reacção fotoquímica.
•
A capacidade ou incapacidade de um pigmento provocar uma reacção química depende essencialmente da sua relação com as moléculas vizinhas.
•
moléculas de clorofila isoladas num tubo de ensaio e expostas à luz fluorescem.
-
absorvem momentaneamente a energia da luz solar e devolvem-na ao meio num comprimento de onda diferente.
•
As moléculas de clorofila localizadas na membrana dos tilacóides, captam a energia luminosa e convertem-na em energia química.
•
Na membrana dos tilacóides, as clorofilas e outros pigmentos fotossintéticos, encontram-se agrupados em unidades fotossintéticas – fotossistemas.
Tipos de Fotossistemas • fotossistema I • fotossistema II •
Cada fotossistema contém:
-
cerca de 200 a 300 moléculas de clorofila e outros pigmentos fotossintéticos que actuam: . como uma «antena colectora» de energia luminosa, e .um «centro de reacção» que consiste numa molécula de clorofila a.
•
A molécula de clorofila a do centro de reacção, ao ficar excitada, cede ele-ctrões a uma molécula receptora.
•
A molécula que os recebe fica reduzida,
•
A molécula de clorofila a fica oxidada
•
Dá-se uma reacção de oxidação-redução.
É no centro de reacção que a energia luminosa é convertida em energia química
Fotossistemas
• Reacções que envolvem a membrana dos tilacóides
•
As reacções fotossintéticas iniciam-se com a captação de energia luminosa (fotões) pelos pigmentos fotossintéticos das antenas colectoras dos (fotossis-temas I e II).
•
A energia absorvida por estes pigmentos é transferida para o centro de reacção.
•
A clorofila a do centro de reacção dos fotossistemas fica excitada, libertando electrões fotoexcitados de alta energia (um electrão por cada fotão absorvido).
•
os electrões são recebidos por uma molécula receptora de electrões.
Fluxo de electrões na fotofosforilação acíclica.
Fotofosforilação acíclica •
A clorofila a do centro de reacção do fotos-sistems I transfere os seus electrões para uma molécula aceitadora de electrões, que fica reduzida.
• Os electrões recebidos são transferidos através de uma série de transportadores de electrões até ao NADP+ provocando a sua redução. •
Os electrões perdidos pelo P700 são repostos para que este não fique permanentemente oxidado e o processo fotossintético bloqueado.
•
Essa reposição é feita pelo excitado pela energia luminosa.
fotossistema II
(P 680 )quando
• Os electrões que abandonam o P
vão ser aceites pela plastoquinona (Q) e transferidos através de um sistema de transporte de electrões para a clorofila a do P700. 680
• Na transferência de electrões da plastoquinona (Q) para o P 700 (fotossistema I) ocorre síntese de ATP por fotofosforilação (fosforilação do ADP em ATP, usando energia luminosa).
• O P680 (fotossistema II), agora oxidado, recebe electrões resultantes do desdobramento de moléculas de água.
Do desdobramento da molécula da água (fotólise da água) são libertados: • • •
protões (H+) electrões (e-) e oxigénio (02)
Os electrões provenientes do desdobramento da molécula de água: •
garantem o fluxo electrónico através dos dois fotossistemas I e II.
•
permitem a redução do NADP+ a NADPH
•
a síntese de ATP.
O processo de fotofosforilação acíclica, pode ser traduzido pela equação global:
Fotofosforilação cíclica
• os electrões foto-excitados do P700 do fotossistema I passam para o aceptor primário e, • em seguida, regressam novamente, através de uma cadeia transportadora de electrões, ao fotossistema I. • Não há reduç5o do NADP+ a NADPH nem libertação de O2. •
Gera-se um gradiente de protões que leva à formação de ATP.
• A síntese de ATP ocorre por fotofosforilação cíclica.
O Reacções a nível do estroma: • ciclo de Calvin (fixação do carbono)
• A energia do ATP e • o poder redutor do NADPH, compostos produzidos nas reacções fotoquímicas da fotossíntese, • vão ser usados para reduzir o dióxido de carbono a glícidos num conjunto de reacções químicas que ocorrem a nível do estroma do cloroplasto. • A sequência destas controladas por enzimas
reacções
são
Ciclo de Calvin.
Fixação do dióxido de carbono •
O dióxido de carbono é aceite por um açúcar com cinco átomos de carbono (pentose) — ribulose -1,5-bisfosfato (RuBP) originando um composto intermédio de seis carbonos.
•
Esta reacção é catalisada por uma enzima, a Rubisco ribulose -1-5bisfosfato carboxilase/oxigenase)
•
O composto com seis átomos de carbono é muito instável, sendo mediatamente hidrolizado em duas moléculas de três carbonos — fosfoglicerato ou ácido fosfoglicérico (PGA).
•
As moléculas de ácido fosfoglicérico são fosforiladas pelo ATP
•
As moléculas de ácido fosfoglicérico reduzidas a aldeído fosfoglicérico (PGAL) por acção do NADPH proveniente das reacções fotoquímicas.
• Por cada doze moléculas de PGAL sintetizado: - dez são utilizadas para regenerar seis moléculas de ribulose 1, 5-bifosfato (receptor inicial do CO2 )e - duas são usadas para a síntese de hidratos de carbono ou de outros compostos orgânicos.
• Uma das moléculas que se forma mais frequentemente é a frutose 1-6 fosfato que pode ser convertida : • em glicose, • sacarose ou • em polissacarídeos - como o amido ou a - celulose.