INTRODUÇÃO À BIOENERGÉTICA Profª. M.Sc. Mary Ann Saraiva Fornelos
REAÇÕES METABÓLICAS •REAÇÕES ANABÓLICAS Processos Endergônicos que consomem energia
•REAÇÕES CATABÓLICAS Processos Exergônicos que liberam energia
LEIS FÍSICAS E TRANSFORMAÇÃO DA ENERGIA
1ª Lei da Termodinâmica: a energia não é criada nem destruída
•2ª Lei da Termodinâmica: nem toda energia pode ser usada e a desordem tente a aumentar
PSIU!!! • Em sistemas biológicos a energia total é chamada entalpia. • A energia utilizável é denominada energia livre. • A energia não utilizável é representada pela entropia, que é a desordem do sistema. • Os seres vivos são sistemas abertos, em que energia e matéria podem entrar e sair.
ATP ATP = ADENINA + RIBOSE + P + P + P
NUCLEOSIDEO:ADENOSINA NUCLEOTﾃ好EO: ADENOSINA TRIFOSFATO
PSIU!!! ESQUEMA PÁG 216
FOTOSSÍNTESE
CLOROPLASTOS E FOTOSSÍNTESE Parede celular
Célula clorofilada
Núcleo
Folha
Vacúolo
Membrana Cloroplasto externa Membrana interna
TILACÓIDE
COMPLEXO ANTENA
Tilacóide GranumCloroplasto
Estroma
Granum
Membrana do tilacoide
30 a 40 cloroplastos por célula 0,5 milhão de cloroplasto/mm² de folha.
Esquema da molécula de clorofila
TIPOS DE PLASTOS
CROMOPLASTOS Xantoplasto (xantofila) Eritroplasto (licopeno)
FOTOSSÍNTESE: LUZ E PIGMENTOS CLOROFILAS
CAROTENÓIDES
FICOBILINAS
FÓTON REFLETIDO TRANSMITIDO
ABSORVIDO
ANOTE: O FÓTON NÃO TEM MASSA; NÃO TEM CARGA. É PARTÍCULA ELEMENTAR DO UNIVERSO.
700
600
500
400
PROPRIEDADES DA LUZ E PIGMENTOS
ABSORÇÃO DE LUZ - ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
Absorção da clorofila a
Taxa de Fotossíntese
EXPERIMENTO DE ENGELMANN, 1883 • O alemão Thomas Engelmann realizou um experimento utilizando filamentos de uma alga, bactérias aeróbias e iluminou a alga com o espectro resultante da decomposição de um feixe de luz branca por um prisma. Cada parte da alga foi iluminada por comprimentos de onda diferentes. Após algum tempo as bactérias aeróbias se concentraram junto às partes da alga iluminadas com luz vermelha e azularroxeada.
FOTOSSÍNTESE – FASE CLARA FOTÓLISE DA ÁGUA luz solar
2H2O
4ē + 4H+ + O2
FOTOFOSFORILAÇÃO
ADP + Pi
ATP ENERGIA VIA CLOROFILA
Fotólise da Água: reações de Hill
FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA
FOTOSSISTEMA I CLOROFILA A P700
FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA Aqui o elétron passa pelos aceptores: filoquinona, proteínas ferro-enxofre, ferredoxina, flavoproteína e NADP-
AÇÃO DA CLOROFILA NA FOTOFOSFORILAÇÃO
SÍNTESE QUIMIOSMÓTICA DE ATP NO CLOROPLASTO
ANIMAÇÃO
FOTOSSÍNTESE – FASE QUÍMICA
ANIMAÇÃO – CICLO DE CALVIN
FASE QUÍMICA – CICLO C3
3. FOTOSSÍNTESE – FASE ESCURA DETALHES DO CICLO DE CALVIN – DAS PENTOSES • Em cada volta do ciclo de Calvin 3 CO2 são fixados por 3 pentoses RuBP (1,5-ribulose bifosfato ), formando 3 hexoses. • Cada hexose é imediatamente quebrada pela enzima rubisco, produzindo duas moléculas de Ácido fosfoglicérico ou fosfoglicerato (PGA), que tem 3C (triose). • Cada PGA é reduzido recebendo hidrogênio de 6 NADPH, que fica oxidado (NADP) e fosforilado ao receber fosfato de 9 ATP (fica 9 ADP). Esta reação forma a triose Gliceraldeído Fosfato ou aldeído fosfoglicérico (PGAL), ainda denominado G3P – gliceraldeído 3-fosfato, que também é uma triose. • Como o ciclo compreende duas voltas, forma-se ao todo 12 moléculas de PGAL. Dois PGAL são utilizados na síntese de glicose ou outras substâncias orgânicas, enquanto 10 PGAL (30 C), são utilizados para reconstituir 6 moléculas de RuBP (cada uma tem 5C). • Em resumo: para sintetizar uma molécula de glicose, os 2 PGAL consomem 6CO2, 18 ATP e 12 NADPH2.
FOTOSSÍNTESE: DETALHES • Parte dos glicídios formados na fotossíntese vão para o citosol da célula vegetal e são consumidos imediatamente pelas mitocôndrias dessa célula durante a respiração celular. A parte excedente segue um dos caminhos descritos no tópico adiante ou forma sacarose ou amido. • As moléculas de PGAL seguem dois caminhos ao saírem do cloroplasto: grande parte vai para o citosol da célula vegetal, transformando-se em sacarose. As moléculas que ficam no cloroplasto são convertidas em amido, armazenados no estroma. À noite, quando o vegetal não está fazendo fotossíntese o amido é quebrado formando sacarose, vai para o citosol e daí é distribuído como seiva elaborada pelos vasos liberianos (floema). • Na fase escura, além da produção de glicídios a partir do CO2 atmosférico, são produzidos também quase todos os aminoácidos necessários para o vegetal sintetizar suas proteínas; são também sintetizados os ácidos graxos, os carotenóides e, talvez, todas as bases nitrogenadas do DNA e RNA.
• No citosol de bactérias fotossintetizantes há ciclo de Calvin.
FATORES QUE INFLUENCIAM NA FOTOSSÍNTESE
EQUAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE
6C O2 + 12NADPH2 + nATP
C6 H12 O6 + 6 H2 O + nADP + nP
QUIMIOSSÍNTESE E FOTOSSÍNTESE BACTERIANA
QUIMIOSSÍNTESE 1. Amônia + O2
Nitrossomonas Nitrito
6CO2 + 6 H2O
ENERGIA
2. Nitrito
+ O2
6CO2 + 6 H2O
C6H12O6 + 6O2
Nitrobacter ENERGIA
Nitrato
C6H12O6 + 6O2
Psiu!!! FOTOSSÍNTESE BACTERIANA • Nas bactérias fotossintetizantes os pigmentos estão localizados em lamelas membranosas presentes no citoplasma. Em cianobactérias a fotossíntese se assemelha a das plantas, pois apresentam clorofila a, além de ficoeritrina e ficocianina. • Contudo, as bactérias púrpuras e verdes têm bacterioclorofila ao invés de clorofila, que capta luz com 1040 nm, não visualizado pelo olho humano. Além disso, não usam a água como fonte de hidrogênios , mas o próprio H2 ou o gás sulfídrico (H 2S), e obviamente não liberam oxigênio na fotossíntese .
RESUMO DA FOTOSSÍNTESE