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Reações de CarboxilaçãoTRANSCRIPT
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INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAMPUS DE ALEGRE
FOTOSSINTESE: Reações de Carboxilação
DISCIPLINA: BOTÂNICA IV
Prof° Msc. TATIANE PAULINO DA CRUZ
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Introdução
Conteúdo:
Exame das reações cíclicas que realizam a fixação e a redução do CO2
Fotorrespiração
Ciclo C3 e C4 do Carbono
Metabolismo Ácido das Crassuláceas
Fatores ambientais e a fotossíntese
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Introdução
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Esquema geral da fotossíntese
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Reações de assimilação de CO2
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Metabolismo dos carboidratos
Precursores e intermediários necessários a síntese de todas as substâncias requeridas para o desenvolvimento vegetal
Metabolizado no processo respiratório
Translocado na planta pelo floema
Síntese de carboidrato
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Ciclo de Calvin
Conhecida como via das pentoses fosfato.
Este ciclo é comum para todas as plantas:
• C3, C4 e CAM
• C4 e CAM possuem mecanismos auxiliares de fixação de carbono.
Via de regra, todo o carbono orgânico existente na biosfera passa pelo ciclo de Calvin.
Ocorre no cloroplasto e compreende 13 reações catalisadas por 11 enzimas diferentes.
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Fases do Ciclo de Calvin
1 Carboxilação da ribulose 1,5-bifosfato (RuBP):
• para produzir duas moléculas de 3-fosfoglicerato. Esta reação é catalisada pela ribulose 1,5 bifosfato carboxilase/oxigenase (Rubisco).
2. Redução do 3-fosfoglicerato a uma triose fosfato, com gasto de ATP e NADPH.
3. Regeneração do aceptor primário, RuBP:
• em que 5 moléculas de 3 carbonos (trioses fosfato) são rearranjadas para formar 3 moléculas de 5 carbonos (pentoses fosfato) e a liberação de duas moléculas de 3 carbonos para posterior formação de açúcares como a glicose (6 carbonos).
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Reações de assimilação de CO2
• CO2 e água do ambiente são combinados enzimaticamente com uma molécula aceptora de 5 Carbonos, para gerar 2 moléculas de um intermediário com 3 Carbonos. Esse intermediário é reduzido a carboidrato, utilizando o ATP e NAPH gerados fotoquimicamente e o ciclo completa-se pela regeneração do aceptor de 5 Carbonos.
H2O
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Estágio 1: Fixação do CO2
(carboxilação da ribulose-1,5-bifosfato)
A rubisco possui atividade oxigenase, na qual o O2 compete com o CO2 pelo substrato comum, fator limitante para a fixação líquida de CO2.
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Estágio 1: Fixação do CO2
(carboxilação da ribulose-1,5-bifosfato)
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Estágio 2: Redução
(Formação do Gliceraldeído-3-P)
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Amido: reserva estável e insolúvel de carboidrato Sacarose: principal forma de carboidrato translocado na planta
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A cada três voltas no ciclo, uma molécula de triose fosfato é regenerada a partir de 3 moléculas de CO2. A triose fosfato pode ser utilizada tanto para a síntese de amido, por exemplo, quanto para formar mais aceptor primário (RuBP) entrando novamente no ciclo de Calvin.
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Resumo
Ciclo de Calvin: apenas 1/6 da triose-fosfato é utilizada na produção de sacarose e amido
Inicio do dia → Luz → > parte das trioses-fosfato são mantidas dentro do ciclo (acúmulo da conc. adequada)
5/6 das trioses-fosfato é utilizada para regeneração da Ribulose-1,5-bifosfato (RuBP)
1/6 das trioses-fosfato é exportada ao citosol para a síntese de sacarose ou é mantida no cloroplasto para a síntese de amido
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Estequiometria do Ciclo de Calvin
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Fotorrespiração
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Via do Glicolato
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Fotossíntese C4 (plantas C4)
Características principais:
• Descobridor do ciclo C4: Hatch & Slack (1966)
• 1% das espécies vegetais (16 famílias → milho, sorgo)
Anatomia foliar (células da bainha do feixe vascular)
• ♦ C4: contém cloroplastos sem tilacoides do grana
• ♦ C3: sem cloroplastos
Células da bainha do feixe são maiores em plantas C4
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Assimilação de CO2 em plantas C4
A fixação C4 recebe este nome porque o produto originado da reação fotossintética é uma molécula com quatro carbonos, o ácido oxalacético.
Porém logo esse ácido é reduzido após sua formação há dois outros ácidos: o ácido málico e o ácido aspártico.
Esse tipo de fixação é característico de plantas resistentes à exposição excessiva à luz solar, pois essas moléculas de quatro carbonos minimizam a perda de água.
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Assimilação de CO2 em plantas C4
Primeiros compostos estáveis em plantas C4: oxaloacetato (compostos de 4C)
PEP carboxilase e Rubisco
• ♦ PEP carboxilase: células do mesofilo
• ♦ Rubisco: células da bainha do feixe vascular
Etapas:
Fixação do CO2 pela PEP carboxilase → malato (oxidação de NADPH) ou aspartato ( transaminação)
Transporte dos ácidos C4 para a bainha vascular
Descarboxilação dentro da bainha vascular
• ♦ CO2 é reduzido a carboidrato pelo ciclo de Calvin
Regeneração do fosfoenolpiruvato a partir do piruvato
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Assimilação de CO2 em plantas C4
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Assimilação de CO2 em plantas C3
Devido ao primeiro composto formado possuir três carbonos
(3 – fosfoglicerato).
Nas plantas C3 como a captação de CO2 ocorre diretamente nos cloroplastos de todas as células do mesofilo.
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Metabolismo Ácido das
crassuláceas (CAM)
A forma de captação de CO2 é semelhante a C4, porém difere temporalmente.
No início o CO2 é capturado pela PEP e o malato formado é estocado no vacúolo.
Somente durante o dia o malato é então transferido para os cloroplastos para ser finalmente fixado no ciclo de Calvin.
Nas CAM a carboxilação é noturna, fazendo com que os estômatos encontrem-se abertos no período noturno.
A descarboxilação acontece durante o dia, usando o CO2 captado na noite anterior.
Esse mecanismo reduz consideravelmente a perda de água pelo vegetal.
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Ácido das crassuláceas (CAM)
• No período noturno as concentrações de CO2 no ambiente são elevadas o que acaba garantido uma maior eficiência na captação deste.
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FATORES AMBIENTAIS E A
FOTOSSÍNTESE
Os fatores ambientais influenciam na fotossíntese são:
• Luz,
• Temperatura,
• Concentração de CO2
• Água.
Os fótons de luz proporcionam a energia necessária para captar o CO2.
Aumento de temperatura, ocorre um aumento nos produtos fotossintéticos, porém pode causar desnaturação enzimática.
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Atividades
• 1. O ciclo de Calvin pode ser divida em três etapas, cite-
as e os respectivos produtos iniciais e finais de cada
etapa.
• 2. Diferencie anatomicamente e bioquimicamente uma
planta C3 de uma planta C4.
• 3. O que seria o processo de Fotorrespiração.