Fotossintese_ Quimiossíntese_Manual Areal_FINAL25_26

Resume de uma forma descomplicada todo o processo da fotossíntese

1. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Fotossíntese Prof. Sofia Pereira Apresentação adaptada da Areal Quimiossíntese

2. bactérias ferrosas e bactérias sulfurosas). A energia luminosa vai ser transf em matéria orgânica (energia química).

3. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Fotossíntese Fotossíntese – processo de autotrofia que utiliza a energia da luz solar como fonte de energia, para converter carbono inorgânico (CO 2 ) em carbono orgânico (hidratos de carbono). As plantas, as algas e algumas bactérias , ao realizarem este processo, convertem energia luminosa em energia química . A fotossíntese pode ser equacionada da seguinte forma: 6CO 2 + 12H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O Plantas Algas Bactérias Vídeo – pág 117- Van Niel_Experiências iniciais sobre a fotossíntese

4. 12 H 2 0 + CO 2 C 6 H 12 O 6 + 60 2 + 6H 2 O Qual a origem do oxigénio que se liberta na fotossíntese? Em 1941, um grupo de cientistas da Universidade da Califórnia, nas suas investigações sobre processos bioenergéticos utilizou a técnica dos isótopos radioativos. O oxigénio libertado é o isótopo O 18 , tal como o átomo de oxigénio da molécula de água (Fotólise da água). O oxigénio libertado na fotossíntese tem como origem a molécula de água 6 https://app.escolavirtual.pt/lms/playerteacher/resource/35765/L?se=3185&seType=&coId=138804

5. C L O R O P L A S T O Tilacóide Etapa II QUÍMICA Etapa I FOTOQUÍMICA Luz H 2 O CO 2 ADP+P NADP+ H 2 O C 6 H 12 O 6 ATP NADPH+ H+ Pg125-Forma re duzida (recebe iões H+, associados a e-) O 2 E S T R O M A Fotossíntese: etapas Glicose https://app.escolavirtual.pt/lms/playerteacher/resource/35761/L?se=3185&seType=&coId=138804 NADP+ (f oxida d a)

6. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos NADP O NADP é um transportador de eletrões que está envolvido em reações de oxidação- redução que ocorrem nas células. A oxidação de moléculas orgânicas liberta eletrões que se podem ligar ao NADP + (juntamente com um H + ), origina NADPH. A oxidação do NADPH permite libertar os eletrões (2e - ) e o H + . NADP – Dinucleótido de Adenina Nicotinamida fosfato

7. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Perspetiva global da fotossíntese A fotossíntese compreende duas etapas: – Fase fotoquímica – Etapa em que ocorrem reações que dependem diretamente da luz nas membranas dos tilacoides. A energia luminosa, captada pelos pigmentos fotossintéticos , permite produzir moléculas de ATP e de NADPH, consumindo-se H 2 O e libertando-se O 2 . – Fase química (ou ciclo de Calvin) – Etapa que ocorre no estroma do cloroplasto. As moléculas produzidas na fase fotoquímica (ATP e NADPH), juntamente com o CO 2 captado, permitem a produção de compostos orgânicos . Perspetiva global da fotossíntese. (ATP – Adenosina trifosfato; ADP – Adenosina difosfato; Pi – Fosfato inorgânico ) Pág.124 do manual

8. autotrófico

9. Vídeo – pág 117- Van Niel

10. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Captação da energia luminosa Os cloroplastos são organelos presentes nas células das plantas e de outros organismos fotoautotróficos . É constituído por um sistema de membranas onde se encontram organizados os tilacoides , agrupados em grana (plural de granum ). Nas membranas dos tilacoides é possível encontrar clorofilas e outros pigmentos fotossintéticos fundamentais para a captação da energia luminosa.

11. https://www.youtube.com/watch?v=ABlKCDQvoao Ana Rita Henriques

12. Fotossíntese: estruturas envolvidas Célula clorofilada Membrana do tilacóide Esquema da molécula de clorofila Folha Granum Parede celular Cloroplasto Membrana externa Membrana interna Tilacóide Granum Estroma DNA Núcleo Vacúolo Cloroplasto Tilacóide Complexo antena

13. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Localização dos pigmentos fotossintéticos no cloroplasto Nas membranas dos tilacoides é possível encontrar clorofilas e outros pigmentos fotossintéticos fundamentais para a captação da energia luminosa. Localização dos pigmentos fotossintéticos no cloroplasto

14. Vídeo – Pág 119 Pigmentos fotossintéticos ( Fatores que afetam a fotossíntese)

15. Ultraestrutura de um cloroplasto

16. Os pigmentos fotossintéticos existentes nos cloroplastos captam a energia luminosa.

17. https://youtu.be/Rt37Hyn4Qv4

18. Fotossíntese: equação geral Clorofila Energia luminosa 6 CO 2 + 12 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 6 O 2

19. C L O R O P L A S T O Tilacóide Etapa II QUÍMICA Etapa I FOTOQUÍMICA Luz H 2 O CO 2 ADP+P NADP+ H 2 O C 6 H 12 O 6 ATP NADPH+ H+ Pg125-Forma re duzida (recebe iões H+, associados a e-) O 2 E S T R O M A Fotossíntese: etapas Glicose https://app.escolavirtual.pt/lms/playerteacher/resource/35761/L?se=3185&seType=&coId=138804 NADP+ (f oxida d a)

20. e bactérias sulfurosas). A energia luminosa vai ser transf em matéria orgânica (energia química).

21. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Perspetiva global da fotossíntese A fotossíntese compreende duas etapas: – Fase fotoquímica – Etapa em que ocorrem reações que dependem diretamente da luz nas membranas dos tilacoides. A energia luminosa, captada pelos pigmentos fotossintéticos , permite produzir moléculas de ATP e de NADPH, consumindo-se H 2 O e libertando-se O 2 . – Fase química (ou ciclo de Calvin) – Etapa que ocorre no estroma do cloroplasto. As moléculas produzidas na fase fotoquímica (ATP e NADPH), juntamente com o CO 2 captado, permitem a produção de compostos orgânicos . Perspetiva global da fotossíntese. (ATP – Adenosina trifosfato; ADP – Adenosina difosfato; Pi – Fosfato inorgânico)

22. 1.Por exemplo, Todos os comprimentos de onda são igualmente eficazes na atividade fotossintética, ou – Há comprimentos de onda que são mais eficazes do que outros na atividade fotossintética. 2. A realização da observação inicial (ponto de partida) permite comparar os resultados obtidos quando se iluminou a alga com luz de cor diferente com a distribuição das bactérias na situação em que a alga é iluminada pela luz branca. Funciona como um controlo. 3. Ocorre uma maior concentração de bactérias na zona correspondente ao azul-violeta e a seguir, na zona correspondete ao vermelho-laranja .

23. 4. A cor/comprimento de onda da luz que ilumina a alga. 5. A quantidade de bactérias que se acumulam junto à alga/ taxa fotossintética. 6. É nessas zonas que há maior libertação de oxigénio, que é fundamental para as bactérias aeróbias.

24. Ver slide 64

25. Será que todos os comprimentos de onda são igualmente eficazes no processo da fotossíntese?

26. (Alga)

27. Localização dos pigmentos fotossintéticos no cloroplasto https://www.youtube.com/watch?v=nF37wQIhg3o Etapas da fotossíntese

28. C L O R O P L A S T O Tilacóide Etapa II QUÍMICA Etapa I FOTOQUÍMICA Luz H 2 O CO 2 ADP+P NADP+ H 2 O C 6 H 12 O 6 ATP NADPH+ H+ Pg125-Forma re duzida (recebe iões H+, associados a e-) O 2 E S T R O M A Fotossíntese: etapas Glicose https://app.escolavirtual.pt/lms/playerteacher/resource/35761/L?se=3185&seType=&coId=138804 NADP+ (f oxida d a)

29. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos NADP O NADP é um transportador de eletrões que está envolvido em reações de oxidação- redução que ocorrem nas células. A oxidação de moléculas orgânicas liberta eletrões que se podem ligar ao NADP + (juntamente com um H + ), origina NADPH. A oxidação do NADPH permite libertar os eletrões (2e - ) e o H + . NADP – Dinucleótido de Adenina Nicotinamida fosfato

30. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos ATP O ATP é uma molécula que armazena energia química, utilizável pela célula. A síntese do ATP resulta da ligação do ADP + Pi (fosfato inorgânico) consumindo energia – reação endergónica . A hidrólise do ATP origina ADP + Pi, libertando energia – reação exergónica – para os processos celulares. ATP – Adenosina trifosfato ADP – Adenosina difosfato Pi – Fosfato inorgânico

31. ATP, " a moeda energética" A B ADP + Pi ATP Reação endotérmica Reação exotérmica C D e Calor e Calor REACÇÕES ACOPLADAS Reação exotérmica Reação endotérmica

32. AMP, ADP & ATP NUCLEOSÍDEO NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP) Adenosina di fosfato (ADP) Adenosina tri fosfato (ATP) Adenina Fosfato Ribose

33. Reações Exotérmica Endotérmica Nível de energia Nível de energia Reagentes Produtos Reagentes Produtos

34. +P

35. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos NADP O NADP é um transportador de eletrões que está envolvido em reações de oxidação- redução que ocorrem nas células. A oxidação de moléculas orgânicas liberta eletrões que se podem ligar ao NADP + (juntamente com um H + ), origina NADPH. A oxidação do NADPH permite libertar os eletrões (2e - ) e o H + . NADP – Dinucleótido de Adenina Nicotinamida fosfato

36. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos 1 A energia proveniente da luz é encaminhada até à clorofila a , presente no fotossistema II, fazendo com que um par de eletrões salte para um nível energético mais elevado. Os eletrões são transferidos da clorofila a (que é oxidada) para uma molécula acetora adjacente (que é reduzida), iniciando-se um fluxo de eletrões que se propaga ao longo de uma série de proteínas dispostas ao longo da membrana do tilacoide (reações de oxidação-redução). 2 Os eletrões perdidos pela clorofila são repostos por eletrões provenientes da molécula de água. A molécula de água é oxidada por ação de um complexo enzimático associado ao fotossistema II. Os eletrões removidos da água são transferidos para a clorofila a oxidada, permitindo a sua redução. A oxidação da molécula de água conduz à formação de O2 que é libertado para a atmosfera. 3 A energia dos eletrões provenientes da clorofila a é utilizada para transportar protões (H+), para o interior dos tilacoides, de forma ativa, através de proteínas bombeadoras. 4 A luz que atinge o fotossistema I permite dar um novo impulso ao transporte de eletrões. 5 Dois eletrões e um H+ são transferidos para o NADP+, que se converte em NADPH. Esta reação é catalisada pela enzima NADP+ redutase. 6 O gradiente de protões (criado pela dissociação da molécula de água e pelo bombeamento ativo através da membrana do tilacoide) é usado para gerar ATP. O movimento de protões através da ATPsintase , para o exterior do tilacoide, permite catalisar a síntese de moléculas de ATP. Reações que ocorrem na fase fotoquímica:

37. Ver slide 67 Ver slide 68

38. NÃO É PRECISO SABER FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA E CÍCLICA

39. NÃO É PRECISO SABER FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA E CÍCLICA

40. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos 1 A energia proveniente da luz é encaminhada até à clorofila a , presente no fotossistema II, fazendo com que um par de eletrões salte para um nível energético mais elevado. Os eletrões são transferidos da clorofila a (que é oxidada) para uma molécula acetora adjacente (que é reduzida), iniciando-se um fluxo de eletrões que se propaga ao longo de uma série de proteínas dispostas ao longo da membrana do tilacoide (reações de oxidação-redução). 2 Os eletrões perdidos pela clorofila são repostos por eletrões provenientes da molécula de água. A molécula de água é oxidada por ação de um complexo enzimático associado ao fotossistema II. Os eletrões removidos da água são transferidos para a clorofila a oxidada, permitindo a sua redução. A oxidação da molécula de água conduz à formação de O2 que é libertado para a atmosfera. 3 A energia dos eletrões provenientes da clorofila a é utilizada para transportar protões (H+), para o interior dos tilacoides, de forma ativa, através de proteínas bombeadoras. 4 A luz que atinge o fotossistema I permite dar um novo impulso ao transporte de eletrões. 5 Dois eletrões e um H+ são transferidos para o NADP+, que se converte em NADPH. Esta reação é catalisada pela enzima NADP+ redutase. 6 O gradiente de protões (criado pela dissociação da molécula de água e pelo bombeamento ativo através da membrana do tilacoide) é usado para gerar ATP. O movimento de protões através da ATPsintase , para o exterior do tilacoide, permite catalisar a síntese de moléculas de ATP. Reações que ocorrem na fase fotoquímica:

41. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Fase fotoquímica Durante a fase fotoquímica ocorre um conjunto de reações que envolve a captação da energia luminosa e a sua conversão em energia química , verificando-se:

42. Etapa fotoquímica Fotólise da água: quebra da molécula de água em presença de luz Luz Clorofila Fotofosforilação : adição de fosfato na presença de luz ATP ADP+P O 2 2 NADPH + H+ 4 H + + 4 e - + 2 H 2 O 4 H + + 2 NADP+

43. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Fase química – Ciclo de Calvin Durante o ciclo de Calvin ocorre fixação de CO 2 , proveniente da atmosfera, e são consumidos o ATP e o NADPH, sintetizados na fase dependente diretamente da luz, para produzir compostos orgânicos . https://www.youtube.com/watch?v=0UzMaoaXKaM&list=PLn41P224DenF_xhx8jbQwb3Kc8FrcANQ-&index=11 Andersen e Ciclo de Calvin

44. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Fase química – Ciclo de Calvin Durante o ciclo de Calvin ocorre fixação de CO 2 , proveniente da atmosfera, e são consumidos o ATP e o NADPH, sintetizados na fase dependente diretamente da luz, para produzir compostos orgânicos .

45. Ciclo de Calvin

46. (5C)- RuBP

47. https://app.escolavirtual.pt/lms/playerteacher/resource/35763/L?se=3185&seType=&coId=138804

48. https://app.escolavirtual.pt/lms/playerteacher/resource/35763/L?se=3185&seType=&coId=138804

49. 1. O problema experimental seria: Que compostos se formam durante o processo fotossintético, na sequência da incorporação do CO 2 ? 2. O carbono do CO 2 é inicialmente incorporado em moléculas de ácido fosfoglicérico (PGA) uma vez que é o único composto detetado após 3 segundos de iluminação. Mais tarde, o carbono do CO 2 encontra-se em várias moléculas , uma vez que se deteta radioatividade em diversos locais do papel de cromatografia. 3. O objetivo era verificar se havia fixação de CO2 durante a exposição da luz ou se ocorreria na obscuridade. 4. Determinar os compostos (e as suas quantidades) que se iam formando ao longo do tempo, ou seja, após 3s de iluminação, só se deteta o PGA (ácido fosfoglicérico) mas, após 30 s são detetados então muitos outros, entre eles, o PGAL (aldeído Fosfoglicérico) A cromatografia bidimensional é usada para haver uma maior definição dos compostos obtidos , ou seja, separar bem as manchas, pois ao usar 2 solventes, um primeiro, separa os componentes de uma mistura na direção ascendente seguido então de um segundo solvente após girar a placa de camada fina de 90º ou o papel de cromatografia (Esta cromatografias é mais elaborada que a da separação dos pigmentos fotossintéticos).

50. 5. O CO 2 é incorporado na obscuridade precedida de iluminação, ou seja, a iluminação é necessária para que depois haja incorporação do CO 2 .

51. 6- Os resultados revelam que, após 20 min. de luz, a quantidade relativa de radioatividade referente à RuDP é 4900 e de PGA é 5500. Após 20 min. de luz, seguidos de 30s de escuridão, a quantidade de RuDP diminui para 680 e a quantidade de PGA aumenta para 10100. Pode-se concluir que a RuDP é convertida em PGA. 7- Constata-se que o aumento de RuDP e de sacarose são acompanhados de uma diminuição da quantidade de PGA. Logo pode-se inferir que as moléculas de PGA são usadas para formar sacarose e regenerar a RuDP .

52. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Fase química – Ciclo de Calvin Durante o ciclo de Calvin ocorre fixação de CO 2 , proveniente da atmosfera, e são consumidos o ATP e o NADPH, sintetizados na fase dependente diretamente da luz, para produzir compostos orgânicos .

53. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos Em resumo… https://www.youtube.com/watch?v=g78utcLQrJ4&list=PLn41P224DenF_xhx8jbQwb3Kc8FrcANQ-&index=12 Andersen e Fotossíntese e Fotorespiração_Plantas CAM e C4

54. Gustavo Lobo-11A

55. A água é uma molécula tão estável que só com a ajuda da luz se consegue oxidar. 1. Uma oxidação, ou seja, perde iões H+(associados a eletrões) que são captados pelo NADP+. 2. ATP, TH 2 (NADPH+H+) e substrato oxidado. 3. TH 2 (NADPH+H+) fornece hidrogénios associados a eletrões que intervêm na formação de compostos orgânicos após a fixação de CO 2 ; o ATP fornece a energia necessária para a formação desses compostos orgânicos.

56. A água é uma molécula tão estável que só com a ajuda da luz se consegue oxidar. 4. Semelhanças: em ambas há duas fases: a primeira, na qual se formam compostos de alto poder redutor TH 2 e em que a mobilização de energia que ocorre permite a formação de moléculas de ATP; a segunda, um processo cíclico em que participa o CO 2 absorvido e as moléculas de ATP e TH 2 formada na 1a fase. Neste processo resultam compostos orgânicos . Diferenças : - na fotossíntese, é a energia luminosa absorvida pelos pigmentos fotossintéticos que desencadeia o processo e na quimiossíntese é a energia que resulta da oxidação de compostos orgânicos(energia química que se transforma em energia química- slides 2 e 3).

57. Imagens que contam…