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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA CURSO AGRONOMIA INTRODUÇÃO A FISIOLOGIA VEGETAL Prof Tiara M Guimarães FISIOLOGIA E METABOLISMO VEGETAL ASPECTO FUNCIONAL Organismos Órgão Tecidos Células Organelas Crescimento e Desenvolvimento Vegetal Atividade física e química dos componentes celulares METABOLISMO VEGETAL ASPECTO ORGANIZACIONAL M O R F O L O G I A F I S I O L O G I A REAÇÕES IMPORTANTES Reações Endotérmicas Reações Exotérmicas PROCESSO DE ANABOLISMO PROCESSO DE CATABOLISMO Intermediários de alta energia ATP NADP REAÇÕES IMPORTANTES Fosforilação Oxidativa e Fotossíntese são dois processos de captação de energia pelos organismos vivos relacionados pelo ciclo de energia entre os organismos vivos e que apresentam semelhanças e diferenças REAÇÕES IMPORTANTES Fosforilação oxidativa mitocôndrias Usa energia produzida durante a oxidação dos carboidratos lipídeos e aminoácidos para a síntese de ATP e redução do oxigênio em água Formação de gradiente eletroquímico que leva à síntese de ATP energia para células REAÇÕES IMPORTANTES Fotofosforilação fotossíntese cloroplastos Usa energia luminosa para a síntese de compostos orgânicos reduzidos usa água e libera oxigênio Formação de gradiente eletroquímico que leva à síntese de ATP e de NADPH usados como energia para síntese de carboidrato FOTOSSÍNTESE Processo químico realizado pelas plantas as algas e certos microrganismos mediante o qual a energia solar é capturada e convertida em energia química na forma de ATP e compostos orgânicos reduzidos Este processo que podese considerar oposto ao processo da respiração realizada nos animais é a fonte primária de energia de todos os seres vivos A energia produzida no processo da respiração nos animais está em forma de energia química e calórica enquanto que a energia utilizada na fotossíntese é energia solar Fotossíntese CONCEITO CONCEITO processo de síntese de compostos orgânicos a partir de substâncias inorgânicas utilizandose a energia luminosa e com liberação de oxigênio Graças à energia luminosa compostos pobres em energia como o CO2 e H2O são transformados em compostos ricos em energia como os carboidratos açúcares EQUAÇÃO GERAL FOTOSSÍNTESE A fotossíntese que ocorre nos cloroplastos tem duas fases 1 a energia luminosa é transformada em energia química NADPH e ATP com o uso de água e liberação de oxigênio 2 a energia química formada é utilizada para a síntese do carboidrato FOTOSSÍNTESE FOTOFOSFORILAÇÃO usa energia luminosa para a síntese de compostos orgânicos reduzidos carboidratos produzindo energia química usa água e libera oxigênio Formação de gradiente eletroquímico que leva à síntese de ATP energia para síntese de carboidrato FOTOSSÍNTESE Alguns experimentos comprovam os produtos da fotossíntese e sua dependência da luz A chama de uma vela em um ambiente fechado com uma planta junto só de mantém na presença de luz FOTOSSÍNTESE Folhas protegidas da luz e que não realizam a fotossíntese não possuem amido estocado Conceitos importantes para entender a fotossíntese LUZ radiação eletromagnética Possui características tanto de uma onda como de uma partícula Uma onda é caracterizado por um comprimento de onda e uma frequência Comprimento de onda λ distância entre cristas de onda sucessivas Frequência η número de cristas de onda num determinado tempo Conceitos importantes para entender a fotossíntese Luz também é uma partícula chamada fóton Cada fóton contém uma quantidade de energia que é chamada quantum O quantum de um fóton depende da frequência da luzcomprimento de onda comprimento onda frequência energia Luz solar é como uma chuva de fótons de frequências diferentes Pequena parte da energia solar é usada na fotossíntese 1 Conceitos importantes para entender a fotossíntese Nossos olhos são sensíveis a só uma gama pequena de frequência a região de luz visível do espectro eletromagnético Conceitos importantes para entender a fotossíntese PIGMENTOS moléculas que possuem uma estrutura especial onde alguns átomos podem absorver a energia dos fótons Conceitos importantes para entender a fotossíntese Na natureza existem diferentes tipos de pigmentos capazes de absorver energia luminosa em diferentes comprimentos de onda Pigmentos Fotossintéticos Em cada molécula de clorofila existe um átomo de magnésio Mg que se encontra no centro de uma estrutura em anel Há também uma cauda na molécula formada por cadeias hidrofóbicas Existem quatro tipos de clorofilas denominadas a b c e d Pigmentos Fotossintéticos Relação pigmento e luz absorvida FOTOSSÍNTESE A fotossíntese que ocorre nos cloroplastos tem duas fases 1 a energia luminosa é transformada em energia química NADPH e ATP com o uso de água e liberação de oxigênio 2 a energia química formada é utilizada para a síntese do carboidrato Essa etapa ocorre nos tilacóides dos cloroplastos e há necessidade de energia luminosa que são absorvidas pelos pigmentos da antena Ao absorver um fóton a clorofila passa de um estado básico energia mais baixa para um estado excitado energia mais alta que atua como um agente redutor de outras moléculas estabelecendo um fluxo de elétrons passando por transportadores como ocorre nas mitocôndrias FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA CLOROPLASTOS Membrana externa lisa permeável a íons e pequenas moléculas Membrana interna é composta por várias dobras vesículas formando os tilacoides grana e as lamelas envolvidos por uma porção aquosa estroma Estrutura dos cloroplastos organela presente nas plantas e outros organismos fotossintetizadores Possui clorofila pigmento responsável pela sua cor verde Delimitados por duas membranas lipoprotéicas FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Como ocorre a absorção e transferência de energia nos organismos fotossintetizantes A luz produz o fluxo de elétrons nos cloroplastos Fotossistemas conjuntos de proteínas pigmentos e transportadores de elétrons que formam uma estrutura nas membranas dos tilacóides que absorvem luz e iniciam um processo de transferência de elétrons FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Como ocorre o processo de absorção de luz e transferência de energia Moléculas Antenas ou Captadores de Luz CCL absorvem a energia luminosa transferindoa entre moléculas até o centro de reação Uma reação fotoquímica converte a energia de um fóton em uma separação de cargas iniciando um fluxo de elétrons FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Como ocorre o processo de absorção de luz e transferência de energia FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Membranas tilacóides das plantas possuem dois tipos de fotossistemas Fotossistema I PSI Moléculas antenas e Centro de Reação P700 Produz um redutor forte capaz de reduzir o NADP Produz um oxidante fraco Fotossistema II PSII Moléculas antenas e Centro de Reação P680 Produz um redutor mais fraco Produz um oxidante forte capaz de oxidar a água Os dois fotossistemas estão ligados por uma cadeia transportadora de elétrons com potenciais de redução diversos FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Os fotossistemas estão rearranjados nas membranas dos tilacóides juntamente com diversos transportadores de elétrons Plastoquinona citocromo b6f e a plastocianina fotossistema II ao I Ferredoxina e ferredoxina oxidorredutase fotossistema I ao NADP FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Esquema Z conjunto dos dois fotossistemas ligados por transportadores de elétrons feofitina quinonas citocromo b6f e plastocianina Dois sistemas impulsionados pela luz atuam em sequência retirando elétrons da água e transferindo para o NADP FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Através desse processo transferência de elétrons e formação de gradiente eletroquímico no tilacóide ocorre a síntese de NADPH e de ATP Fotossíntese Fase Fotoquímica PRODUÇÃO DE ATP CATALISADO PELA ENZIMA ATPase Ou ATP sintetase FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA ATP e NADPH formados vão ser fonte de energia para a síntese de carboidratos a partir de CO2 Balanço Energético da Etapa Fotoquímica Ciclo C3 Ciclo C4 Ciclo CAM Proxíma Aula Fase Bioquímica FIM
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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA CURSO AGRONOMIA INTRODUÇÃO A FISIOLOGIA VEGETAL Prof Tiara M Guimarães FISIOLOGIA E METABOLISMO VEGETAL ASPECTO FUNCIONAL Organismos Órgão Tecidos Células Organelas Crescimento e Desenvolvimento Vegetal Atividade física e química dos componentes celulares METABOLISMO VEGETAL ASPECTO ORGANIZACIONAL M O R F O L O G I A F I S I O L O G I A REAÇÕES IMPORTANTES Reações Endotérmicas Reações Exotérmicas PROCESSO DE ANABOLISMO PROCESSO DE CATABOLISMO Intermediários de alta energia ATP NADP REAÇÕES IMPORTANTES Fosforilação Oxidativa e Fotossíntese são dois processos de captação de energia pelos organismos vivos relacionados pelo ciclo de energia entre os organismos vivos e que apresentam semelhanças e diferenças REAÇÕES IMPORTANTES Fosforilação oxidativa mitocôndrias Usa energia produzida durante a oxidação dos carboidratos lipídeos e aminoácidos para a síntese de ATP e redução do oxigênio em água Formação de gradiente eletroquímico que leva à síntese de ATP energia para células REAÇÕES IMPORTANTES Fotofosforilação fotossíntese cloroplastos Usa energia luminosa para a síntese de compostos orgânicos reduzidos usa água e libera oxigênio Formação de gradiente eletroquímico que leva à síntese de ATP e de NADPH usados como energia para síntese de carboidrato FOTOSSÍNTESE Processo químico realizado pelas plantas as algas e certos microrganismos mediante o qual a energia solar é capturada e convertida em energia química na forma de ATP e compostos orgânicos reduzidos Este processo que podese considerar oposto ao processo da respiração realizada nos animais é a fonte primária de energia de todos os seres vivos A energia produzida no processo da respiração nos animais está em forma de energia química e calórica enquanto que a energia utilizada na fotossíntese é energia solar Fotossíntese CONCEITO CONCEITO processo de síntese de compostos orgânicos a partir de substâncias inorgânicas utilizandose a energia luminosa e com liberação de oxigênio Graças à energia luminosa compostos pobres em energia como o CO2 e H2O são transformados em compostos ricos em energia como os carboidratos açúcares EQUAÇÃO GERAL FOTOSSÍNTESE A fotossíntese que ocorre nos cloroplastos tem duas fases 1 a energia luminosa é transformada em energia química NADPH e ATP com o uso de água e liberação de oxigênio 2 a energia química formada é utilizada para a síntese do carboidrato FOTOSSÍNTESE FOTOFOSFORILAÇÃO usa energia luminosa para a síntese de compostos orgânicos reduzidos carboidratos produzindo energia química usa água e libera oxigênio Formação de gradiente eletroquímico que leva à síntese de ATP energia para síntese de carboidrato FOTOSSÍNTESE Alguns experimentos comprovam os produtos da fotossíntese e sua dependência da luz A chama de uma vela em um ambiente fechado com uma planta junto só de mantém na presença de luz FOTOSSÍNTESE Folhas protegidas da luz e que não realizam a fotossíntese não possuem amido estocado Conceitos importantes para entender a fotossíntese LUZ radiação eletromagnética Possui características tanto de uma onda como de uma partícula Uma onda é caracterizado por um comprimento de onda e uma frequência Comprimento de onda λ distância entre cristas de onda sucessivas Frequência η número de cristas de onda num determinado tempo Conceitos importantes para entender a fotossíntese Luz também é uma partícula chamada fóton Cada fóton contém uma quantidade de energia que é chamada quantum O quantum de um fóton depende da frequência da luzcomprimento de onda comprimento onda frequência energia Luz solar é como uma chuva de fótons de frequências diferentes Pequena parte da energia solar é usada na fotossíntese 1 Conceitos importantes para entender a fotossíntese Nossos olhos são sensíveis a só uma gama pequena de frequência a região de luz visível do espectro eletromagnético Conceitos importantes para entender a fotossíntese PIGMENTOS moléculas que possuem uma estrutura especial onde alguns átomos podem absorver a energia dos fótons Conceitos importantes para entender a fotossíntese Na natureza existem diferentes tipos de pigmentos capazes de absorver energia luminosa em diferentes comprimentos de onda Pigmentos Fotossintéticos Em cada molécula de clorofila existe um átomo de magnésio Mg que se encontra no centro de uma estrutura em anel Há também uma cauda na molécula formada por cadeias hidrofóbicas Existem quatro tipos de clorofilas denominadas a b c e d Pigmentos Fotossintéticos Relação pigmento e luz absorvida FOTOSSÍNTESE A fotossíntese que ocorre nos cloroplastos tem duas fases 1 a energia luminosa é transformada em energia química NADPH e ATP com o uso de água e liberação de oxigênio 2 a energia química formada é utilizada para a síntese do carboidrato Essa etapa ocorre nos tilacóides dos cloroplastos e há necessidade de energia luminosa que são absorvidas pelos pigmentos da antena Ao absorver um fóton a clorofila passa de um estado básico energia mais baixa para um estado excitado energia mais alta que atua como um agente redutor de outras moléculas estabelecendo um fluxo de elétrons passando por transportadores como ocorre nas mitocôndrias FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA CLOROPLASTOS Membrana externa lisa permeável a íons e pequenas moléculas Membrana interna é composta por várias dobras vesículas formando os tilacoides grana e as lamelas envolvidos por uma porção aquosa estroma Estrutura dos cloroplastos organela presente nas plantas e outros organismos fotossintetizadores Possui clorofila pigmento responsável pela sua cor verde Delimitados por duas membranas lipoprotéicas FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Como ocorre a absorção e transferência de energia nos organismos fotossintetizantes A luz produz o fluxo de elétrons nos cloroplastos Fotossistemas conjuntos de proteínas pigmentos e transportadores de elétrons que formam uma estrutura nas membranas dos tilacóides que absorvem luz e iniciam um processo de transferência de elétrons FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Como ocorre o processo de absorção de luz e transferência de energia Moléculas Antenas ou Captadores de Luz CCL absorvem a energia luminosa transferindoa entre moléculas até o centro de reação Uma reação fotoquímica converte a energia de um fóton em uma separação de cargas iniciando um fluxo de elétrons FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Como ocorre o processo de absorção de luz e transferência de energia FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Membranas tilacóides das plantas possuem dois tipos de fotossistemas Fotossistema I PSI Moléculas antenas e Centro de Reação P700 Produz um redutor forte capaz de reduzir o NADP Produz um oxidante fraco Fotossistema II PSII Moléculas antenas e Centro de Reação P680 Produz um redutor mais fraco Produz um oxidante forte capaz de oxidar a água Os dois fotossistemas estão ligados por uma cadeia transportadora de elétrons com potenciais de redução diversos FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Os fotossistemas estão rearranjados nas membranas dos tilacóides juntamente com diversos transportadores de elétrons Plastoquinona citocromo b6f e a plastocianina fotossistema II ao I Ferredoxina e ferredoxina oxidorredutase fotossistema I ao NADP FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Esquema Z conjunto dos dois fotossistemas ligados por transportadores de elétrons feofitina quinonas citocromo b6f e plastocianina Dois sistemas impulsionados pela luz atuam em sequência retirando elétrons da água e transferindo para o NADP FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA Através desse processo transferência de elétrons e formação de gradiente eletroquímico no tilacóide ocorre a síntese de NADPH e de ATP Fotossíntese Fase Fotoquímica PRODUÇÃO DE ATP CATALISADO PELA ENZIMA ATPase Ou ATP sintetase FOTOSSÍNTESE FASE FOTOQUÍMICA ATP e NADPH formados vão ser fonte de energia para a síntese de carboidratos a partir de CO2 Balanço Energético da Etapa Fotoquímica Ciclo C3 Ciclo C4 Ciclo CAM Proxíma Aula Fase Bioquímica FIM