Fisiologia Vegetal
Curso de Zootecnia
Prof. Etiane Skrebsky Quadros
Unidade III: Fotossíntese e
Respiração
Fotossíntese
Fase química ou de fixação/redução de carbono da fotossíntese:
Fotossíntese
Todos os organismo que
fotossintetizam precisam
reduzir o CO2 a carboidratos.
Para isso, o mecanismo
básico usado é o Ciclo de
Calvin ou ciclo da redução
do carbono
Fotossíntese
O Ciclo de Calvin possui 3 fases:
1. CARBOXILAÇÃO
2. REDUÇÃO
3. REGENERAÇÃO
O ciclo de Calvin (CC) é descrito
para espécies C3
Outras rotas metabólicas são
auxiliares ou dependentes do
CC
Fotossíntese
A partir do Ciclo de Calvin, em todas as plantas, há a produção de triose-P.
Qual seu destino?
- O CITOSOL, sendo transformada em sacarose-P e sacarose, para translocação via floema
para os drenos.
- Permanecer no CLOROPLASTO, formar hexose-P e, a partir daí, o amido, principal
composto de reserva das plantas.
Assim, a fotossíntese produz os compostos de carbono para respiração e biossínteses.
Fotossíntese
Porque são chamadas plantas C3?
Porque o primeiro composto estável tem 3 átomos de carbono
C3 - Exemplos
Trigo
Soja
Arroz
Fotossíntese
Fotossíntese
É um ciclo, por
isso, os
compostos chave
estão sendo
constantemente
regenerados
Na verdade, o Ciclo de Calvin e mais complexo. Há uma série de enzimas
envolvidas, onde a etapa da regeneração é a + prolongada.
Fotossíntese
A Carboxilação (início do ciclo) é catalisada pela enzima Rubisco
Rubisco: ribulose bifosfato carboxilase/oxigenase
Possui tanto atividade carboxilase
como oxigenase, ou seja, o O2
compete com o CO2 .
A afinidade da rubisco pelo CO2 é
suficientemente alta para garantir
uma rápida carboxilação sob
condições de ↓[CO2] nas células
A enzima Rubisco esta localizada no
estroma
É a enzima + abundante na natureza
Fotossíntese
Das enzimas que participam do Ciclo de Calvin, 5 dependem da luz para
serem ativadas.
1) Rubisco
Regulada indiretamente pela enzima
tiorredoxina rubisco ativase.
1) NADP: gliceroaldeído-3-fosfato desidrogenase
2) Frutose-1,6-bifosfatase
3) Sedo-heptulose-1,7-bifosfatase
4) Ribulose-5-fosfato quinase
Regulada diretamente pela
tiorredoxina.
Fotossíntese
1) Rubisco
Regulada indiretamente pela enzima
tiorredoxina rubisco ativase.
Fotossíntese
1) NADP: gliceroaldeído-3-fosfato desidrogenase
2) Frutose-1,6-bifosfatase
3) Sedo-heptulose-1,7-bifosfatase
4) Ribulose-5-fosfato quinase
Regulada diretamente pela
tiorredoxina.
Fotossíntese
Fotorrespiração
Ocorre em plantas C3
É um ciclo acoplado ao Ciclo de Calvin
Ocorre quando a Rubisco realiza oxidação (afinidade pelo O2)
Ocorre uma competição entre O2 e CO2, já que ambos possuem seu sítio ativo
para a rubisco.
Fotossíntese = ganho de CO2
Fotorrrespiração = perda de CO2
Portanto, fotossíntese e fotorrespiração trabalham em direção opostas
Fotossíntese
Fotorrespiração
Envolve 3 organelas:
cloroplastos,
peroxissomos
mitocôndrias
Fotossíntese
Função???
-Dissipar o excesso de energia
(excesso de ATP e NADPH)
- Proteção das plantas C3 da
fotoxidação e fotoinibição
Prejuízos??
-Perda de carbono (25% é perdido)
Fotossíntese
Balanço entre carboxilação e oxigenação:
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
Com o aumento da Temperatura a [CO2] do ar decresce mais que a [O2], assim
a afinidade da rubisco pelo CO2 diminui com o aumento da temperatura.
Então quanto > a T° > a taxa de oxigenação
Fotossíntese
Ponto de Compensação de CO2
Quando a quantidade de CO2 absorvida é = a quantidade de CO2 liberada, ou
seja não tem ganho de crescimento
Ponto de compensação de CO2 = fotossíntese – (fotorrespiração + respiração)
Fotossíntese = consumo de CO2, liberação de O2, ganho de biomassa
Fotorrespiração + respiração = consumo de O2, liberação de CO2, perda de
biomassa
Obs: Para a planta crescer sempre a fotossíntese deve ser > que a respiração +
fotorrespiração
Fotossíntese
Plantas C4 tem seu
limite de ponto de
Compensação de CO2
um pouco mais baixo
que plantas C3
(próximo a 100), já
que não realizam a
fotorrespiração ou esta
é muito baixa.
Fotossíntese
Plantas que não fotorrespiram ou fotorrespiram muito pouco:
-C4
-CAM
Possuem Rubisco, mas suprimem ou minimizam a oxigenação
Fotossíntese
Porque são chamadas plantas C4?
Porque o primeiro composto estável tem 4 átomos de carbono
C4 - Exemplos
Cana-de-açúcar
Milho
Sorgo
Fotossíntese
C4
Bainha vascular
-Vantagem às plantas sob condição de intensidade elevada de luz e t°
(Pela ausência da fotorrespiração e adaptações morfológicas (BV)
-Ficam de certa forma restritas a ambientes quentes
-Temperatura ótima (30-45°C)
-Estômatos: abertos de dia e fechados a noite
-A carboxilação ocorre em 2 etapas: A carboxilação inicial não é catalisada pela
Rubisco e sim pela PEP carboxilase.
Fotossíntese
Relação da taxa fotossintética entre a temperatura foliar de sp C3 e C4
Fotossíntese
Fotossíntese
Comparação C3 x C4
C3: Só há cloroplastos em células do mesófilo (A) e não da bainha (B)
C4: Há 2 tipos de células que contém cloroplastos: células do mesófilo (C+E) e da
bainha vascular (D).
Fotossíntese
Características das células da bainha vascular:
-Paredes celulares espessas e suberizadas
-Células grandes e volumosas
-Alta concentração de CO2 nas células
Predomina a atividade carboxilase da Rubisco.
Obs: Mesmo se chegar a ocorrer fotorrespiração o CO2
produzido não consegue sair das folhas porque é rapidamente
refixado pela PEP carboxilase nas células do mesófilo.
Fotossíntese
A 1° carboxilação
ocorre no mesófilo
pela enzima PEP
carboxilase.
A 2° carboxilação
ocorre na bainha
vascular pela
enzima Rubisco.
Fotossíntese
Porque a PEP carboxilase é + eficiente que a Rubisco na carboxilação?
Porque ela não usa o O2 como substrato alternativo, não havendo
competição com o CO2
Assim previnem a fotorrespiração e o desperdício de energia.
Além disso, plantas C4 tem menos Rubisco que plantas C3.
Por isso, plantas C4 tem maior velocidade fotossintética, maior velocidade de
crescimento , além de menor velocidade de perda de água.
Fotossíntese
Sub tipos de plantas C4
Capim tanzânia, capim colonião, capim mombaça
Fotossíntese
CAM - Exemplos
Bromélia
Cactos
Abacaxi
Orquídea
Fotossíntese
CAM – Metabolismo Ácido das Crasssuláceas
Porque Crassuláceas?
Família onde este metabolismo foi detectado pela primeira vez.
- Comum em ambientes quentes e secos (desertos)
- Sacrificam o crescimento e taxa fotossintética em troca de tolerância a
condições extremas
- Temperatura ótima: 30-45°C
- Estômatos: fechados durante o dia e abertos à noite
Fotossíntese
Possuem a
capacidade de fixar
CO2 no escuro via
PEP carboxilase.
O ácido málico formado é
armazenado no vacúolo
Durante o período seguinte de
luz, o ácido málico é
descarboxilado e o CO2 é
transferido para a RuBP no
ciclo de Calvin, no interior da
mesma célula (separação
apenas temporal).
Fotossíntese
Separação temporal (Noite x Dia)
Assim, plantas CAM são
amplamente dependentes
da acumulação noturna de
dióxido de carbono, pois
seus estômatos
permanecem fechados
durante o dia, evitando a
perda de água
Fotossíntese
Diferença entre plantas C4 x CAM
Fotossíntese
Esquema da Fotossíntese
O que é necessário para o processo de
Fotossíntese?
O crescimento dos vegetais depende
somente da Fotossíntese?