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A fotossíntese ocorre em complexos contendo antenas de captação de luz e
centros fotoquímicos
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Granum
Visão 2-D do sistema antena do Fotossistema II de plantas
Stroma
Membrana do tilacóide
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O estado de excitação energético dos pigmentos
diminui quanto mais próximo do centro de reação.
Este gradiente de energia
garante que a energia transmitida para o centro de reação seja favorável e que não haja “retorno” da energia para os pigmentos
do Complexo Antena.
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Molécula do pigmento
Estado excitado
Estado fundamental
Absorção do fóton pela molécula
Fóton
Elétron Núcleo
Fóton
Absorção do
fóton
Estado
excitado
Estado
fundamental
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Molécula do pigmento
Estado
excitado
Estado
fundamental
Absorção
do fóton
Fóton
Retorno ao estado fundamental
• Calor • Fluorescência • Transferência de energia (ressonância) • Reação fotoquímica
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Transferência de energia: ressonância
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Centro de reação
Moléculas do pigmento
Antena
Transferência de energia por ressonância Transferência de elétrons
Luz
Aceptor (A)
Doador
e-
e-
Expulsão de e-
Reposição de e-
Transporte
Clorofila a + (A) Clorofila a* + (A) Clorofila a+ + (A-) LUZ
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Plantas possuem dois fotossistemas
Fotossistemas (FS): referem-se ao arranjamento das Moléculas de clorofila e outros pigmentos e proteínas embutidos nas tilacóides. -A maioria dos procariontes tem apenas um fotossistema, o FSII. -Eucariontes tem FSI e FSII. O FSI usa a clorofila a na forma referida como P700. O FSII usa a forma da clorofila a conhecida como P680. (P significa pigmento) -Experimentos empregando raios-X, espectroscópio (analisa espectros de absorção eletromagnética), e ressonância magnética foram importantes para descrever os FS.
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Organização dos FS na membrana do tilacóide
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Membrana tilacóide
lúmen tilacóide
estroma
Estroma
Membrana
do tilacóide
Lúmen
Esquema Z – Transporte acíclico de elétrons na membrana do tilacóide para a síntese de NADPH
+ 2H+
2H+
Fotossistema II (PSII)
Fotossistema I (PSI)
2H+
PQ: Plastoquinona Cyt: complexo citocromo PC: Plastocianina PQH2: Plasto-hidroquinona
Fd:ferredoxina FNR: complexo ferredoxina-NADP redutase
Fd-NR
NADPH
pH ~ 5
pH ~ 8
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FASE FOTOQUÍMICA
Armazenamento de energia fotossintética: a transferência inicial de um elétron de uma
clorofila excitada para uma molécula aceptora, seguida por uma série muito rápida de reações
químicas secundárias (200 picossegundos).
A reação reversa (se ocorrer) é muitas ordens de grandeza mais lenta e, portanto, a energia foi
capturada.
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Membrana tilacóide
lúmen tilacóide
estroma
Estroma
Membrana
do tilacóide
Lúmen
Esquema Z e formação de bomba de prótons para produção de ATP
2 H+ 2 H+
2 H+
ADP + Pi
Fd-NR
Bomba de prótons: pode ser gerada por diferença de potencial eletroquímico
ATP
CF1
CF0
pH ~ 5
pH ~ 8
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Organization and structure of the four major protein complexes
Stroma
Thylakoid Lumen
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Formação de bomba de prótons nos tilacóides dos cloroplastos é SUFICIENTE para a produção de ATP (teoria quimiosmótica)
Fonte: Taiz e Zeiger, 2006
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A fotofosforilação cíclica gera ATP e a acíclica gera ATP e NADPH
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MODO DE AÇÃO DE DOIS HERBICIDAS
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Movimento dos cloroplastos
Escuro Luz fraca Luz forte
Fonte: Taiz & Zeiger (2006)
Os fotossistemas são sensíveis ao excesso de energia luminosa
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Os fotossistemas são sensíveis ao excesso de energia luminosa
Mecanismos de proteção: -Dissipação do excesso de energia na forma de calor -Carotenóides reduzem o estado de instabilidade da clorofila (neutralização de produtos tóxicos) -Reposição de proteínas danificadas (ex. proteína D1) no PSII