Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese ― O processo fotossintético corresponde a um conjunto de reações em cadeia, que ocorrem em duas fases distintas mas interdependentes: fase fotoquímica e fase química. Fase fotoquímica Fase química Ciclo de Calvin Fig. 1 - Visão geral da fotossíntese. Obtenção de matéria Compostos orgânicos Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase fotoquímica ― É o conjunto de reações dependentes da luz e que ocorrem nos tilacoides. ― A energia luminosa é captada pelos pigmentos fotossintéticos, que se encontram organizados com proteínas em unidades designadas por fotossistemas. ― Existem dois fotossistemas: I e II. ― Em cada fotossistema os pigmentos fotossintéticos recebem energia dos fotões e perdem um par de eletrões – oxidação das clorofilas. ― Estes eletrões são recebidos por moléculas aceitadoras de eletrões, sendo depois transferidos ao longo de uma série de moléculas proteicas – cadeia transportadora de eletrões (CTE) Fig. 2 - Constituição e funcionamento de um fotossistema na membrana dos tilacoides. Obtenção de matéria Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase fotoquímica ❶ ❶ A absorção da energia de um fotão leva à oxidação das clorofilas do fotossistema II, o que leva à transferência de eletrões para a CTE. Fig. 3 - Fase fotoquímica – cadeia transportadora de eletrões. Obtenção de matéria Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase fotoquímica ❶ ❷ Os eletrões das clorofilas são repostos pela oxidação da água, que produz O2. Equação oxidação da água: 2H₂O -> 4H⁺ + 4 e⁻ + O₂ ❷ Fig. 3 - Fase fotoquímica – cadeia transportadora de eletrões. Obtenção de matéria Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase fotoquímica ❶ ❸ ❸ Ao passar por alguns elementos da CTE, os eletrões vão perdendo energia. ❷ Fig. 3 - Fase fotoquímica – cadeia transportadora de eletrões. Obtenção de matéria Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase fotoquímica ❶ ❹ ❸ ❹ Outro fotão é absorvido por clorofilas do fotossistema I, que oxidam e cedem eletrões para moléculas transportadoras, até à formação de NADPH. Os eletrões dessas clorofilas são repostos pelos que chegam da CTE. NADP⁺ + 2e⁻ + 2H⁺ -> NADPH + H⁺ ❷ Fig. 3 - Fase fotoquímica – cadeia transportadora de eletrões. Obtenção de matéria Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase fotoquímica ADP + Pi + energia -> ATP ❶ ❶ A oxidação da água liberta protões para o lúmen dos tilacoides. Fig. 4 - Fase fotoquímica – síntese de ATP por fotofosforilação. Obtenção de matéria Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase fotoquímica ADP + Pi + energia -> ATP ❶ ❷ ❷ Parte da energia dos eletrões é utilizada para o transporte ativo de iões H+ para o interior dos tilacoides por um elemento da CTE. Fig. 4 - Fase fotoquímica – síntese de ATP por fotofosforilação. Obtenção de matéria Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase fotoquímica ADP + Pi + energia -> ATP ❸ ❶ ❷ ❸ No lúmen dos tilacoides, a acumulação de H+ gera um gradiente de concentração que é usado pela ATP sintase para a produção de ATP. ADP + Pi + energia -> ATP Fig. 4 - Fase fotoquímica – síntese de ATP por fotofosforilação. Obtenção de matéria Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase química ― Também designada por ciclo de Calvin. ― Não depende diretamente da luz, é caracterizada pela produção de matéria orgânica e ocorre no estroma. ― Realiza-se em três etapas: fixação do carbono, redução e produção de açúcares e regeneração da ribulose bifosfato. Fig. 5 - Fase química. Os números indicados correspondem ao número de moléculas necessárias para a síntese de uma molécula de glicose. Obtenção de matéria Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase química Fixação do carbono ― O dióxido de carbono é incorporado na ribulose bifosfato sendo esta a reação que inicia o ciclo. ― Esta reação é catalisada pela enzima RuBisCO, formando-se um composto com 6 carbonos altamente instável. Fig. 5 - Fase química. Os números indicados correspondem ao número de moléculas necessárias para a síntese de uma molécula de glicose. Obtenção de matéria ❶ Fixação do carbono Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase química Redução e produção de açúcares ❶ Fixação do carbono ― Os compostos com 3 carbonos formados anteriormente são fosforilados pelo ATP e depois reduzidos pelo NADPH. ― No final desta etapa forma-se uma triose (G3P) que pode ser utilizado para a produção de glicose e outras biomoléculas. ❷ Redução e produção de açúcares Fig. 5 - Fase química. Os números indicados correspondem ao número de moléculas necessárias para a síntese de uma molécula de glicose. Obtenção de matéria Glicose (e outros compostos orgânicos) Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fases da fotossíntese – Fase química ❶ Fixação do carbono Regeneração da ribulose bifosfato ― As moléculas de G3P que não são utilizadas para formar açúcares são fosforiladas pelo ATP regenerando o RuBP e que podem fixar mais moléculas de dióxido de carbono. ❸ Regeneração da ribulose bifosfato ❷ Redução e produção de açúcares Fig. 5 - Fase química. Os números indicados correspondem ao número de moléculas necessárias para a síntese de uma molécula de glicose. Obtenção de matéria Glicose (e outros compostos orgânicos) Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos Fotossíntese ― O NADP⁺, o ADP e o fosfato inorgânico regenerados durante o ciclo de Calvin ficam disponíveis novamente para serem utilizados na fase fotoquímica. ― A fotossíntese é um processo endoenergético pois os produtos finais possuem mais energia que os reagentes. ― Os átomos de carbono e oxigénio da glicose têm origem no dióxido de carbono enquanto os átomos de hidrogénio resultam da oxidação da água. Fig. 6 - A fotossíntese é um processo endoenergético. Obtenção de matéria Fig. 7 - Origem dos átomos da glicose.
