Universidade Federal de Pernambuco
Departamento de Botânica
Disciplina de Fitofisiologia
FOTOSSÍ
FOTOSSÍNTESE
FOTOQUÍMICA:
Relação Luz x Ambiente
Marcelo Francisco Pompelli
FÓRMULA GERAL
O cloroplasto
Distribuição de cloroplastos em células
fotossintetizadoras de Lemna
Escuro
Eletro micrografia de cloroplastos de cafeeiro
sob baixa intensidade luminosa. Fotos de
Pompelli, MF (2008)
Luz azul fraca
Luz azul forte
Ficoeritrobilina
Espectro de absorção dos principais
pigmentos fotossintetizantes
β-Caroteno
Clorofila “a”
bacterioclorofila
Clorofila “b”
Espectro de ação proposto por
Engelmann (1882)
Um único pigmento
Estado singleto
(e-/hv = 1
Fotossistema I e
II II
and
(e-/hv ≈ 1)
Absorção
de fóton
Aceptor
Fóton
Estado
basal
e-
Aceptor primário
e- e- e- e-eee- e- e
Retorno ao
estado basal
Evento fotoquímico
Emissão de
energia
10-12
s
Calor
Fluorescência 10-9 s
Ressonância até o CR (antena)
Segundo a lei da fotoelétrica, proposta por Einstein
em 1921, a absorção de um único fóton pode excitar
um elétron, levando a um nível energético mais
elevado. Se cada átomo de clorofila tivesse seu
centro de reação, os centros de reação estariam
fechados na maior parte do tempo, uma vez que não
haveria escoamento da energia vinda tão variada
localização.
Fonte: Nelson & Bem-Shem, Nature, 2004
Conceito de antena
O esquema Z da fotossí
fotossíntese
2 H+
H2O
2 e½ O2
pool de H+ no lume
passados através da CTE
oxigênio molecular como subproduto
3
1
Síntese líquida
de Trioses
5 mol
Representação simplificada do Ciclo de Calvin, mostrando o ganho líquido de 1 hexose.
Para isso são necessárias 6 carboxilações e o consumo de 12 NADPH e 18 ATP.
Regulação da Síntese de Sacarose
Sacarose fosfato
sintetase fosfatase
Pi
HOH2C
POH2C
O
O
O-UDP
OH
UDP-Glicose
Sacarose
fosfato
sintetase
(inativa)
ADP
Cinase SnRK1
Sacarose
fosfato
sintetase
(ativa)
ATP
UDP +
HOH2C
OH
HOCH OH
2
+
OH
HO
Pi
PEP Carboxilase
6 mol
5
O
OH
HOH2C
Frutose 6-P
OH
HO CH OP
2
OH
OH
O
O
HO
OH
Sacarose 6-P
Pi
Sacarose fosfato
fosfatase
HOH2C
O
OH
HO
OH
HOH2
C
O
O
OH
HOCH OH
2
OH
Sacarose
Menos ativa
PEP carboxilase
cinase
Luz
Escuro
Mais ativa
ATP
ADP
PEP carboxilase
cinase
PEP Carboxilase
OH
PEP
carboxilase
O
PEP
carboxilase
Ser
Menos ativa
(escuro
P
Ser
Mais ativa
(luz)
H2O
P
Diferenças entre plantas C3, C4 e CAM
Característica
Plantas C3
Anatomia foliar
Celulas
paliçádicas e
lacunosas c/
cloroplastos
c/ grana
Enzima
carboxilação
Requerimento energia
(CO2 : ATP : NADPH)
Razão transpiração
(g H2O / g CO2 )
Rubisco
Plantas C4
Plantas CAM
Celulas
mesofílicas
c/
cloroplastos c/
grana,
cel.
bainha s/ grana
Rubisco (bainha)
PEPc mesofilo
Geral/ s/ cél.
paliçádicas,
vacúolos
grandes /cel.
mesófilo
Rubisco
e PEPc
1:3:2
1:5:2
1 : 6,5 : 2
400 - 500
250 - 300
50 - 100
Diferenças entre plantas C3, C4 e CAM
Característica
Razão clorofila a/b
Plantas C3
2,8 ± 0,4
Plantas C4
3,9 ± 0,6
Plantas CAM
2,5 a 3,0
Não
Sim
Desconhecido
FS com O2 21%
Inibida
Não inibida
Inibida
Fotorrespiração
Sim
Não detectável
Muito baixa
15 - 25
30 - 40
35
Requerimento de Na
T (ºC) ótima para FS