Fotossíntese: Da Luz à Energia
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1. Metabolismo: Anabolismo e Catabolismo
O anabolismo, parte do metabolismo, sintetiza moléculas complexas a partir de moléculas simples em alta energética. Em baixa energética, ocorre o catabolismo, processo de degradação de nutrientes e constituintes celulares para gerar energia e matéria-prima.
2. Reações Energéticas
Reações exergônicas liberam energia para o trabalho celular a partir da degradação de nutrientes orgânicos. Reações endergônicas absorvem energia, produzindo novos componentes celulares. Energia livre é a energia disponível para realizar trabalho útil a temperatura e pressão constantes.
3. Oxidação e Metabolismo
Reações de oxidação envolvem perda de hidrogênios. Metabolismo é o conjunto de reações químicas em um organismo vivo, processo pelo qual sistemas vivos adquirem e usam energia livre.
4. Fotossistemas I e II
No fotossistema I, a clorofila a, excitada pela luz, libera elétrons que percorrem uma cadeia transportadora. No fotossistema II, a clorofila b, também excitada, perde elétrons que passam por outra cadeia, ligando os fotossistemas. Este processo ocorre nas fases clara e escura da fotossíntese.
5. Fotossíntese: Fase Clara
A luz e a água chegam ao fotossistema II, excitando elétrons que são captados por transportadores e levados ao fotossistema I, liberando prótons H+ e formando ATP. No fotossistema I, os elétrons excitados no P700 são captados por transportadores, formando NADPH.
6. Ciclo de Calvin-Benson (Fase Escura)
No Ciclo de Calvin-Benson (fase escura), o CO2 se combina com a ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP), formando um composto de seis carbonos que se divide em duas moléculas de 3-fosfoglicerato (3-PGA). Esta reação é catalisada pela enzima rubisco.
7. A Importância da Água na Fotossíntese
Na fotossíntese, a quebra da molécula de água libera elétrons para reduzir o NADP+, posteriormente oxidado para fixar o CO2. A água, ao ser oxidada, repõe o elétron perdido. Agentes redutores como lactato e sulfeto são utilizados para produzir NADPH.
8. Citocromo
Localizado na membrana do tilacoide, o citocromo transfere elétrons da plastoquinona para a plastocianina ou para o citocromo C6 na fotossíntese.
9. Sistemas de Coleta de Luz no Fotossistema II
Os sistemas de coleta de luz no fotossistema II contêm clorofilas ligadas a proteínas que capturam e transferem a energia luminosa para o centro de reação (P680), excitando-o.
10. Cloroplastos e Mitocôndrias
Cloroplastos em plantas e algas capturam energia luminosa. Mitocôndrias convertem energia armazenada em moléculas em forma utilizável pela célula. Bactérias realizam respiração celular, quebrando moléculas orgânicas para produzir ATP, podendo ocorrer com (aeróbia) ou sem (anaeróbia) oxigênio.
11. Rubisco: Enzima Essencial
A rubisco, enzima central na fixação de carbono em plantas, é abundante em tecidos fotossintéticos.
12. Metabolismo do Amido
O amido, sintetizado e catabolizado em plastídeos, libera carbono que entra na glicólise no citosol como gliceraldeído-3-fosfato, diidroxiacetona-fosfato ou glicose-1-fosfato. Isoenzimas catalisam as reações de conversão de açúcares.
13. Fixação de O2 pela Rubisco
A rubisco pode fixar O2, produzindo CO2 e 2-fosfoglicolato. A conversão do 2-fosfoglicolato em forma útil resulta em perda de energia e biomassa.
14. Mecanismos Fotossintéticos C3, C4 e CAM
Os mecanismos C3, C4 e CAM são adaptações fisiológicas a condições ambientais adversas.
15. Transporte de Açucares na Fotossíntese
As trioses-fosfato são transportadas do cloroplasto para o citosol e convertidas em sacarose. À noite, o amido armazenado libera glicose, também convertida em sacarose. A sacarose move-se do mesofilo para o elemento crivado, podendo ocorrer via simplasto ou plasmodesma. A absorção nos elementos de tubo crivado concentra os açúcares.