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Fotossíntese é o processo pelos quais as plantas e algumas bactérias convertem a energia da luz em energia química, utilizada para sintetizar moléculas de carbono e oxigênio. Este documento explica o processo de fotossíntese, incluindo as reações químicas envolvidas, a importância dos pigmentos e a produção de atp e nadph. Além disso, são abordados os processos de fixação de carbono e a importância da fotossíntese na remoção de gás carbônico do ar.
Tipologia: Notas de estudo
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Fotofosforilação Fotofosforilação é o processo de converter a energia de um elét ron excitado pela luz em uma ligação de pirofosfato de uma molécula de ADP. Isto acontece quando os elét rons da água estão excitados pela luz na presença de P680. A t ransferência de energia é semelhante ao t ransporte quimiosmót ico de elét rons que acontece na mitocôndria. A energia clara causa a remoção de um elét ron de uma molécula de P680 que é parte do fotosistema I I. Os P680 requerem um elét ron que é ret irado de uma molécula de água e divide-a em íons H+ e 2 O−. Estes íons 2 O− combinamse para formar e liberar o diatômico 2 O. O elétron é impulsionado a um estado de energia mais alto e é preso a um receptor primário de elétrons que começa uma série de reações de redox e passa o elét ron por uma série de portadores, para finalmente prendê- lo eventualmente a uma molécula no fotosistema I. A luz funciona em uma molécula P700 no fotosistema I , causando a impulsão de um elét ron para um nível potencial mais alto. O elét ron prende-se a um aceptor primário de elét rons, diferente do associado com o fotosistema I I. O elét ron é passado novamente por uma série de reações de redox, sendo preso eventualmente a NADP+ e H+ para formar NADPH. O elét ron do fotosistema I I subst itui o elét ron excitado na molécula P700. Há assim um fluxo contínuo de elét rons da água para o NADPH. Esta energia é usada na Fixação de Carbono. O fluxo cíclico de elét rons acontece em alguns eucariontes e bactérias fotossintét icas primit ivas. Nenhum NADPH é produzido, só ATP. Isto acontece quando as células podem requerer ATP adicional, ou quando não há nenhum NADP+ para se reduzir a NADPH. No fotosistema I I , o bombeamento de íons H+ no t ilacóide e a conversão de ADP + P em ATP é dirigido por gradientes de elét rons estabelecidos na membrana do t ilacóide. As Halobactérias que crescem em água ext remamente salgada são facultat ivamente aeróbicas, elas podem crescer quando o oxigênio está ausente. Os pigmentos purpúreos, conhecidos como ret inais (um pigmento também encont rado no olho humano) age de forma semelhante a clorofila. O complexo ret inal e proteínas da membrana é conhecido como bacteriorodopsina que gera elét rons que estabelecem um gradiente de prótons, que dá poder a uma bomba de ADP-ATP gerando ATP à part ir da luz solar sem clorofila. I sto apóia a teoria que os processos quimiosmót icos são universais na capacidade de gerar ATP.
As reações de fixação de carbono, são também conhecidas como Reações Escuras (ou Reações Independentes da Luz). O dióxido de carbono não ent ra em autót rofos unicelulares e aquát icos por nenhuma est rutura especializada. As plantas terrest res têm que se proteger cont ra a falta de água e assim células especializadas conhecidas como estômatos evoluem para permit ir que o 2 CO ent re e saia da folha. O Ciclo de Calvin ocorre no est roma dos cloroplastos. O 2 CO é capturado pelo bifosfato de ribulose (RuBP) que é uma cadeia 5-C. Seis moléculas de 2 CO ent ram no Ciclo de Calvin e produzem eventualmente uma molécula de glicose. As reações neste processo foram desenvolvidas por Melvin Calvin (abaixo). Melvin Calvin estudou compostos orgânicos marcadas com carbono-14, ele se encarregou deste t rabalho ao término da 2ª guerra para prover material para as pesquisas de John Lawrence e para o seu próprio estudo de fotossíntese. Usando o carbono-14, disponível em abundância em reatores, e valendo-se de técnicas de t rocas íônicas, Calvin e seus auxiliares t raçaram o caminho completo do carbono na fotossíntese. A realização lhe valeu o prêmio Nobel de química em 1961. O primeiro produto estável do Ciclo de Calvin é o fosfoglicerat o (PGA) , uma substância química 3-C. A energia do ATP e a energia gerada pelos portadores de NADPH são usadas nos fotosistemas para prender o fosfato ( fosforilato) no PGA. Eventualmente há 12 moléculas de fosfato de gliceraldeído ( também conhecido como fosfogliceraldeído ou PGAL, 3-C) dois dos quais são removidos do ciclo para produzir glicose. As moléculas de PGAL restantes são convert idas, at ravés de energia do ATP, em 6 moléculas de RuBP, e assim começa o ciclo novamente. Lembre-se da complexidade da vida, cada reação neste processo, como no Ciclo de Krebs, é catalisada por uma enzima específica diferent e.
Algumas plantas desenvolveram um passo preliminar ao Ciclo de Calvin (que também é chamado de caminho C-3) , este passo de preâmbulo é conhecido como C-4. Enquanto a maioria da fixação de carbonos começa com o RuBP, os C- começam com uma molécula nova, fosfoenolpiruvato (PEP) , uma substância química 3-C que é convert ida em ácido de oxaloacét ico (AOA, uma substância química 4-C) quando o 2 CO é combinado com o PEP. O AOA é convert ido em Ácido Málico e então é t ransportado da célula do mesófilo para as células da baínha (as
óxidos de enxofre, produzindo uma chuva com pH tão baixo quanto 4. I sto resulta em matanças de peixes e mudanças no pH da terra que pode alterar a vegetação
degelo das calotas polares no pólo Norte e na Antárt ida o que pode elevar o nível do mar em pelo menos 120 met ros. Mudanças no nível do mar e sua temperatura afetariam o clima, alterando a produção de gêneros agrícolas e os padrões de chuva.