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.
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
Enquanto o 3-fosfoglicerato (3PGA) continua no ciclo de Calvin, o 2fosfoglicolato (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
FOTOSSÍNTESE
CAM
Metabolismo
ácido
das Crassulaceae
DIA
Fotossíntese CAM
Regulação TEMPORAL da abertura estomática e da expressão
das enzimas do ciclo C4.