Fotossíntese (Ensino Médio)

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Fotossíntese

Processo anabólico e autotrófico no qual energia luminosa é convertida em energia química para sintetizar glicose a partir de água e CO2.

Equação geral da fotossíntese

6 CO2 + 6 H2O + luz -> C6H12O6 + 6 O2.

Organela responsável

Cloroplasto, presente em células vegetais e de algas fotossintetizantes.

Clorofila

Pigmento fotossintético verde localizado nos tilacoides que absorve luz azul e vermelha e reflete verde.

Tilacoides

Bolsas membranosas discoidais no interior do cloroplasto onde ocorrem as reações da fase fotoquímica.

Grana (Granum)

Pilhas de tilacoides que maximizam a área de superfície para absorção da luz solar.

Estroma

Fluido aquoso que preenche o cloroplasto fora dos tilacoides, onde ocorre a fase enzimática (Ciclo de Calvin).

Fase Fotoquímica (Fase Clara)

Etapa dependente de luz que converte energia luminosa em energia química (ATP e NADPH) e libera gás oxigênio.

Fase Enzimática (Fase Escura)

Etapa independente de luz direta que utiliza ATP e NADPH produzidos na fase clara para fixar CO2 em carboidratos.

Fotossistemas

Complexos de proteínas e pigmentos na membrana do tilacoide responsáveis por capturar fótons de luz.

Fotossistema II (P680)

Complexo que absorve luz em 680 nm, promove a fotólise da água e inicia a cadeia de transporte de elétrons.

Fotossistema I (P700)

Complexo que absorve luz em 700 nm e transfere elétrons energizados para a redução do NADP+ em NADPH.

Fotólise da água (Reação de Hill)

Quebra da molécula de H2O pela luz, liberando elétrons para o PSII, prótons H+ no lúmen e gerando O2.

Origem do gás oxigênio (O2)

O oxigênio liberado na fotossíntese provém exclusivamente da quebra da água, e não do gás carbônico.

Fotofosforilação acíclica

Fluxo unidirecional de elétrons da água ao NADP+, gerando simultaneamente ATP, NADPH e O2.

Fotofosforilação cíclica

Fluxo fechado de elétrons no Fotossistema I que produz exclusivamente ATP, sem formação de NADPH nem O2.

ATP Sintase do cloroplasto

Enzima que aproveita o gradiente de prótons (H+) acumulados no lúmen do tilacoide para sintetizar ATP.

Lúmen do tilacoide

Espaço interno do tilacoide que acumula alta concentração de íons H+ durante o transporte de elétrons.

NADPH

Carreador de elétrons e hidrogênios altamente energéticos formado na fase clara para ser usado no Ciclo de Calvin.

Ciclo de Calvin-Benson

Sequência cíclica de reações no estroma que fixa o carbono inorgânico do CO2 em compostos orgânicos.

RuBisCO

Enzima mais abundante da Terra, responsável por catalisar a fixação do CO2 na molécula de RuBP.

RuBP (Ribulose 1,5-bisfosfato)

Pentose que se combina com o dióxido de carbono no início do Ciclo de Calvin.

Fase de fixação do carbono

Combinação de CO2 com RuBP pela RuBisCO, gerando moléculas instáveis de 6 carbonos que se quebram em 3-PGA.

3-PGA (3-Fosfoglicerato)

Composto de 3 carbonos formado imediatamente após a fixação do CO2 pela RuBisCO.

Fase de redução do carbono

Conversão de 3-PGA em G3P através do consumo de ATP e da oxidação de NADPH gerados na fase clara.

G3P (Gliceraldeído 3-fosfato)

Triose fosfatada produzida no Ciclo de Calvin usada para regenerar RuBP e sintetizar glicose e amido.

Fase de regeneração da RuBP

Série de reações que consome ATP para converter moléculas de G3P novamente em RuBP, mantendo o ciclo ativo.

Custo energético para uma glicose

A síntese de uma molécula de glicose líquida requer 6 voltas do Ciclo de Calvin, gastando 18 ATP e 12 NADPH.

Plantas C3

Vegetais cujo primeiro produto estável da fixação de CO2 é uma molécula de 3 carbonos (3-PGA); sofrem mais com fotorrespiração.

Plantas C4

Vegetais adaptados a climas quentes que fixam CO2 inicialmente em um ácido de 4 carbonos (malato), evitando a fotorrespiração.

Bainha perivascular (Anatomia de Kranz)

Estrutura foliar típica de plantas C4 onde o CO2 é concentrado ao redor da RuBisCO para maximizar a fotossíntese.

PEP Carboxilase

Enzima de alta afinidade pelo CO2 em plantas C4 e CAM, incapaz de se ligar ao oxigênio.

Plantas CAM (Metabolismo Ácido das Crassuláceas)

Plantas de desertos que abrem estômatos à noite para armazenar CO2 como malato e realizam o Ciclo de Calvin de dia.

Fotorrespiração

Processo dispendioso em que a RuBisCO se liga ao O2 em vez de CO2, consumindo energia sem gerar ATP ou açúcares.

Estômatos

Estruturas epidérmicas na folha que regulam a troca de gases (entrada de CO2 e saída de O2) e a transpiração de vapor de água.

Ponto de Compensação Fótico (Luminoso)

Intensidade luminosa na qual a taxa de fotossíntese se iguala exatamente à taxa de respiração celular.

Ponto de Saturação Luminosa

Intensidade de luz além da qual a taxa de fotossíntese atinge seu patamar máximo e não aumenta mais.

Influência da concentração de CO2

O aumento da concentração de CO2 acelera a fotossíntese até que a enzima RuBisCO atinja saturação.

Influência da temperatura

Aumenta a velocidade das reações enzimáticas até um ponto ótimo, após o qual causa desnaturação de proteínas.

Espectro de absorção da clorofila

Comprimentos de onda vermelhos (~650-700 nm) e azuis (~400-450 nm) são os mais absorvidos e eficientes.

Carotenoides

Pigmentos acessórios amarelos e laranjas que ampliam o espectro de luz absorvido e protegem contra fotooxidação.

Destino da glicose na planta

Armazenamento na forma de amido, estruturação em celulose ou quebra na respiração celular para gerar energia.

Balanço hídrico e fotossíntese

O estresse hídrico leva ao fechamento estomático, reduzindo o aporte de CO2 e limitando a taxa fotossintética.

Quimiossíntese vs. Fotossíntese

A quimiossíntese obtém energia da oxidação de substâncias minerais, enquanto a fotossíntese utiliza energia da luz.

Importância ecológica da fotossíntese

Base da maioria das cadeias tróficas da Terra e principal responsável pela manutenção do O2 atmosférico.

Plastoquinona e Plastocianina

Transportadores móveis de elétrons da cadeia respiratória nos tilacoides que conectam os fotossistemas.

Complexo Citocromo b6f

Complexo enzimático que bombeia prótons H+ do estroma para o lúmen usando a energia do transporte eletrônico.

Diferença entre seiva bruta e elaborada

A seiva bruta traz água e minerais da raiz; a elaborada transporta sacarose gerada na fotossíntese às demais partes.

Amiloplasto

Plastídio leucoplasto especializado em estocar reservas de amido sintetizadas a partir dos produtos da fotossíntese.

Regulação redox no estroma

Ativação de enzimas-chave do Ciclo de Calvin mediada por elétrons fornecidos pela ferredoxina durante a exposição à luz.