Professor: Clovis Pereira Peixoto UTILIZAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR PELAS PLANTAS

FOTOSSÍNTESE (INTRODUÇÃO) DEVLIN (1976), problema interessante e complexo que desafia o espírito descobridor do homem é clarear os mistérios da fotossíntese A vida na terra depende essencialmente da energia proveniente do Sol Ú nico processo de importância biológica que pode aproveitar esta Energia ; exceções são as bactérias quimiofotossintetizantes (Oxidam substratos inorgânicos: íons de Ferro e H 2 S) (TAIZ E ZAIGER, 2004) Processos parciais Fotoquímico ( ATP e NADPH ) + O 2 Físico ( difusão do CO 2 ) Bioquímico ( redução do CO2) F atores atmosféricos ( PV TºC UR Radiação solar)

FASE FOTOQUÍMICA Luz e Energia Natureza:. Partícula. Onda Variação:. Intensidade. Qualidade. Duração Sítio da FS: Cloroplastos:. Estrutura. Pigmentos. Absorção Luz Unidades Fotossintéticas: Conjunto de Pigmentos: ( ± 250 moléculas quanta –1 ) Sistemas de Pigmentos Fotossistemas:. SPI ( P 700). SPII ( P 680) ) Modelos de Reações à luz Esquema Z:. Hill - Bendall

LUZ E ENERGIA  Da energia solar que atinge a terra, 50% é refletida pelas nuvens e pelos gases nas camadas mais externas da atmosfera;  Da radiação remanescente, apenas 50% está na região espectral da luz que poderia atuar na fotossíntese.  Todavia, 40% desta é refletida pela superfície oceânica, desértica, etc., e apenas o restante pode ser absorvida pelos vegetais na terra e no mar;  Por tanto, cerca de 7% chega a terra e desta, apenas 2% atinge as plantas; sendo que, apenas 0,2% é aproveitada no processo fotossintético;  Assim, o coeficiente médio de utilização da radiação incidente, fotossinteticamente ativa, por toda a flora da terra é de apenas 0,2% e menos que 0,5% é consumido como energia nutriente pela humanidade;  É interessante que o consumo de energia do mundo, é apenas 0,1 da energia armazenada pela fotossíntese (Hall e Rao, 1980).

FLUXODE ENERGIA: ENTROPIA/Utilização/Perda Fotossíntese Capim Boi Homem (1000 cal) 10% (100 cal )( 10 cal) 2ª lei da TD Cadeia Trófica

Cloroplasto e estrutura

. Pigmentos. Espectro de Absorção. Observar Picos das Clorofilas: ( a e b ). Os diferentes espectros dos pigmentos Acessórios: (carotenos e carotenóis). Nas algas são as Ficobilinas: (azuis e vermelhas)

DETALHE DE UM FOTOSSISTEMA

Detalhamento do esquema Z para organismos fotossintetizantes produtores de O 2

A transferência de elétrons e prótons na membrana do tilacóide é feita vetorialmente por quatro complexos protéicos (Taiz $ Zeiger, 2004)

Reações luminosas e de carboxilação

FASE BIOQUIMICA Fixação do Carbono Ciclo de Calvin-Benson-Bassham: C3 Hacth-Slack-Korthscak: C4 Fixação do Carbono em plantas CAM Fotorrespiração e Produtividade Metabolismo do P - Glicolato (C2) Fatores do meio e P C de CO2 Fisiologia comparada C3 C4 e CAM

Experiências de Calvin et al. (1950) Por este trabalho, recebeu o Premio Nobel em 1961 Extrato de algas exposta à luz

Resultado das experiências de Calvin et al. (1950)

FASE BIOQUIMICA Fixação do Carbono Ciclo de Calvin-Benson-Bassham: C3 Hacth-Slack-Korthscak: C4 Fixação do Carbono em plantas CAM Fotorrespiração e Produtividade Metabolismo do P - Glicolato (C2) Fatores do meio e P C de CO2 Fisiologia comparada C3 C4 e CAM

A RUBISCO é a enzima mais abundante da biosfera, constitui 16% da proteína dos cloroplastos, chegando a 40% do total das proteínas solúveis da maioria das folhas. Grande quantidade precisa estar presente, pois é muito lenta ( tópico 8.2). CO 2 + RuBP (5C)  [C 6 ]  2PGA (3C)... ©© Ocorre em 3 fases: Carboxilação Redução Regeneração Esta reação é mediada pela RUBISCO e cada volta no ciclo (incorpora 1 CO2), consome 3 ATP e 2 NADPH

Reações de carboxilação: Ciclo de Calvin (C3)

Síndrome de Kranz

A PEPcase é uma enzima com mais afinidade pelo CO 2, podendo retira-lo em concentrações próximas de zero ( tópico 8.7). CO 2 + PEP (3C)  [C 4 ]  OAA (4C)... © H-Ѕ  Malato  Aspartato Ocorre em 2 compartimentos: Células do Mesófilo Células da Bainha Vascular Esta reação é mediada pela PEP case e cada volta no ciclo (incorpora 1 CO2), consome 5 ATP e 2 NADPH

Reações de carboxilação: Ciclo C4 simplificado

Reações de carboxilação: Ciclo C4 Complexo

Reações de carboxilação: Ciclo plantas CAM

Reações dos ciclos C3 x C2

Reações do ciclo forrespiratório

FISIOLOGIA COMPARADA DE PLANTAS C3, C4 e CAM CINÉTICA ENZIMÁTICA LUZ (intensidade, qualidade, duração) TEMPERATURA (25°, 35° e 50°) ÁGUA (CAM > C4 > C3) TAXA FOTOSSINTÉTICA LIQUIDA (MS) TRANSLOCAÇÃO DE FOTOSSINTATOS (vasos) PONTO DE COMPENSAÇÃO DE CO2 (FS/R) PONTO DE COMPENSAÇÃO LUMINOSO

Ponto de Compensação

Fisiologia comparada

Expressão Fenotípica da Produtividade

SEQUESTRO DE CARBONO NA ATMOSFERA