Fotossíntese

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Fotossíntese

Processo anabólico autotrófico que converte energia luminosa em energia química armazenada em compostos orgânicos.

Cloroplasto

Organela celular delimitada por dupla membrana onde ocorrem todas as reações das fases clara e escura da fotossíntese.

Tilacoide

Vesícula membranosa achatada no interior do cloroplasto onde estão ancorados os fotossistemas e a ATP sintase.

Granum

Estrutura formada pelo empilhamento ordenado de múltiplos tilacoides dentro do cloroplasto.

Estroma

Fluido aquoso que preenche o interior do cloroplasto fora dos tilacoides, local onde ocorrem as reações do Ciclo de Calvin.

Lúmen do tilacoide

Espaço interno do tilacoide onde se acumulam prótons para gerar o gradiente quimiosmótico usado na síntese de ATP.

Clorofila a

Principal pigmento fotossintético que atua no centro de reação, responsável pela absorção nas faixas do azul e vermelho.

Clorofila b

Pigmento acessório que amplia o espectro de absorção da luz, transferindo a energia captada para a clorofila a.

Carotenoides

Pigmentos acessórios que protegem o aparelho fotossintético contra a fotoxidação e absorvem luz na faixa do azul e verde.

Fotossistema

Complexo multiproteico inserido na membrana tilacoidal composto por um complexo antena e um centro de reação.

Complexo antena

Rede de moléculas de pigmentos que absorvem fótons e transferem a energia por ressonância até o centro de reação.

Centro de reação

Par especial de clorofilas que perde elétrons excitados por luz para o aceptor primário de elétrons.

Fotossistema II (PSII / P680)

Complexo que oxida a água por fotólise e transfere elétrons energizados pela luz de comprimento de onda de 680 nm.

Fotossistema I (PSI / P700)

Complexo que absorve luz a 700 nm e reenergiza elétrons para a redução final de NADP+ a NADPH.

Fotólise da água (Reação de Hill)

Oxidação de moléculas de H2O que gera elétrons para recompor o P680, liberando oxigênio molecular e prótons no lúmen.

Complexo de evolução de oxigênio

Estrutura com íons de manganês no PSII que catalisa a quebra de duas moléculas de água em O2 e quatro prótons.

Plastoquinona (PQ)

Carreador lipofílico móvel de elétrons que transporta elétrons do PSII para o complexo citocromo b6f.

Complexo Citocromo b6f

Bomba de prótons transmembrana que transfere elétrons da plastoquinona para a plastocianina enquanto bombeia H+ para o lúmen.

Plastocianina (PC)

Proteína hidrossolúvel com cobre que transporta elétrons do complexo citocromo b6f até o P700 do PSI.

Ferredoxina (Fd)

Proteína ferro-enxofre estromal que recebe elétrons do PSI e os doa para a enzima FNR ou no fluxo cíclico.

Ferredoxina-NADP+ redutase (FNR)

Enzima que catalisa a transferência de elétrons da ferredoxina para o NADP+, gerando NADPH no estroma.

Fluxo linear de elétrons

Transporte acíclico da água até o NADP+, passando por ambos os fotossistemas e gerando ATP, NADPH e O2.

Fluxo cíclico de elétrons

Circulação de elétrons do PSI para o complexo citocromo b6f e de volta ao PSI, produzindo apenas ATP sem gerar NADPH ou O2.

Fotofosforilação

Produção de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico impulsionada pela energia luminosa durante a fase clara.

Quimiosmose na fotossíntese

Mecanismo pelo qual a força próton-motriz gerada no lúmen tilacoidal aciona a síntese rotacional de ATP no estroma.

ATP sintase dos cloroplastos (CFo-CF1)

Complexo enzimático que utiliza a passagem de prótons a favor do gradiente para sintetizar ATP no estroma.

Fase fotoquímica (fase clara)

Conjunto de reações dependentes de luz nos tilacoides que convertem energia luminosa em ATP e NADPH, liberando O2.

Fase bioquímica (Ciclo de Calvin)

Série de reações enzimáticas no estroma que utilizam ATP e NADPH para fixar CO2 e formar trioses fosfato.

Fixação de carbono

Primeira etapa do Ciclo de Calvin, na qual o CO2 inorgânico é covalentemente ligado a uma molécula de cinco carbonos.

RuBisCO

Enzima estromal que catalisa a carboxilação da ribulose-1,5-bisfosfato no início do Ciclo de Calvin.

Ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP)

Pentose fosforilada que atua como aceptora primária de CO2 durante a reação de carboxilação catalisada pela RuBisCO.

3-Fosfoglicerato (3-PGA)

Primeiro intermediário estável de três carbonos formado imediatamente após a quebra do aduto de carboxilação no Ciclo C3.

1,3-Bisfosfoglicerato

Intermediário fosforilado de alta energia gerado pelo consumo de ATP sobre o 3-fosfoglicerato no Ciclo de Calvin.

Gliceraldeído-3-fosfato (G3P)

Triose fosfato reduzida pelo NADPH que serve como precursor direto da síntese de glicose, sacarose e amido.

Redução do 3-PGA

Etapa do Ciclo de Calvin que consome ATP e NADPH para converter 3-PGA na triose energética G3P.

Regeneração da RuBP

Etapa final do Ciclo de Calvin onde cinco moléculas de G3P são reorganizadas com gasto de ATP para recriar três moléculas de RuBP.

Translocador fosfato-triose fosfato

Proteína antiporte que exporta G3P do estroma para o citosol em troca do influxo de fosfato inorgânico.

Síntese de sacarose

Processo citosólico a partir de trioses fosfato exportadas do cloroplasto para transporte de açúcares pelo floema.

Síntese de amido

Produção de polímeros de reserva de glicose dentro do estroma do cloroplasto durante o período de alta fotossíntese.

Fotorrespiração

Via metabólica fútil onde a RuBisCO oxigena a RuBP, consumindo energia celular e liberando CO2 previamente fixado.

Atividade oxigenase da RuBisCO

Reação competitiva onde a RuBisCO fixa oxigênio molecular em vez de CO2, gerando uma molécula tóxica de 2-fosfoglicolato.

2-Fosfoglicolato

Subproduto tóxico da fotorrespiração que requer uma complexa via de recuperação entre cloroplasto, peroxissomo e mitocôndria.

Plantas C3

Espécies vegetais onde o primeiro produto da fixação de CO2 é o composto de três carbonos 3-PGA.

Plantas C4

Espécies com adaptação anatômica e metabólica que fixam CO2 inicialmente em malato para minimizar a fotorrespiração.

Anatomia de Kranz

Disposição radial de células do mesofilo ao redor da bainha vascular, típica e essencial na fisiologia de plantas C4.

PEP carboxilase

Enzima de alta afinidade por bicarbonato que fixa carbono nas células do mesofilo em plantas C4 e CAM sem reagir com O2.

Fosfoenolpiruvato (PEP)

Aceptor de carbono de três carbonos que reage com HCO3- sob ação da PEP carboxilase gerando oxaloacetato.

Oxaloacetato

Ácido dicarboxílico de quatro carbonos, primeiro produto estável da fixação de carbono em plantas C4 e CAM.

Malato

Ácido de quatro carbonos transportado para a bainha vascular em plantas C4 para liberar CO2 concentrado junto à RuBisCO.

Células da bainha perivascular

Local nas folhas C4 onde ocorre a descarboxilação do malato e o Ciclo de Calvin sob alta pressão de CO2.

Metabolismo Ácido das Crassuláceas (CAM)

Adaptação de plantas áridas que realizam a absorção e fixação noturna de CO2 para conservar água fechando estômatos de dia.

Fixação noturna no metabolismo CAM

Abertura dos estômatos à noite para fixar CO2 em ácido málico via PEP carboxilase e acumulá-lo no vacúolo central.

Descarboxilação diurna no metabolismo CAM

Liberação do CO2 armazenado no vacúolo durante o dia para o Ciclo de Calvin enquanto os estômatos permanecem fechados.

Ponto de compensação fótico

Intensidade luminosa na qual a taxa de fotossíntese equivale exatamente à taxa de respiração celular, resultando em troca líquida zero.

Ponto de saturação luminosa

Intensidade de luz a partir da qual a taxa de fotossíntese atinge o patamar máximo limitado pela capacidade enzimática.

Estômatos

Estruturas epidérmicas foliares que regulam as trocas gasosas de CO2, O2 e a perda de vapor de água por transpiração.

Células-guarda

Células especializadas com cloroplastos que controlam a abertura e o fechamento do poro estomático por turgescência osmótica.

Dissipação não fotoquímica (NPQ)

Mecanismo fotoprotetor que dissipa o excesso de energia luminosa absorvida na forma de calor inofensivo.

Ciclo das xantofilas

Conversão enzimática entre violaxantina e zeaxantina para proteger as membranas tilacoidais contra o estresse luminoso.

Equação geral da fotossíntese oxigênica

6 CO2 + 12 H2O + Luz -> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O, expressando o balanço material completo da conversão energética.