II WORKSHOP EM NOVOS BIOATIVOS DE MACROALGAS
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MINICURSO MEDIDAS DE FOTOSSÍNTESE TEORIA E PRÁTICA NA FISIOLOGIA DE MACROALGAS PowerPoint PPT Presentation


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II WORKSHOP EM NOVOS BIOATIVOS DE MACROALGAS MANEJO E CULTIVO, CONSERVAÇÃO, BIOTECNOLOGIA E TÉCNICAS DE BIOATIVIDADE. MINICURSO MEDIDAS DE FOTOSSÍNTESE TEORIA E PRÁTICA NA FISIOLOGIA DE MACROALGAS. RESPONSÁVEIS PELO CURSO: Aline Martins (IQ-USP) Dinaelza Pereira (IQ-USP)

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MINICURSO MEDIDAS DE FOTOSSÍNTESE TEORIA E PRÁTICA NA FISIOLOGIA DE MACROALGAS

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Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

II WORKSHOP EM NOVOS BIOATIVOS DE MACROALGAS

MANEJO E CULTIVO, CONSERVAÇÃO, BIOTECNOLOGIA E TÉCNICAS DE BIOATIVIDADE

MINICURSO

MEDIDAS DE FOTOSSÍNTESETEORIA E PRÁTICA NA FISIOLOGIA DE MACROALGAS

RESPONSÁVEIS PELO CURSO:

Aline Martins (IQ-USP)

Dinaelza Pereira (IQ-USP)

João Almeida (IQ-USP)

Marcella Carneiro (IB-USP)


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

ESTRUTURA DO CURSO

Princípios básicos da bioquímica da fotossíntese;

Apresentação do analisador submersível de rendimento fotossintético DIVING-PAM;

Atividade prática:

 DIVING-PAM;

 Determinação de parâmetros fotossintéticos de macroalgas expostas a inibidor de fotossíntese.


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

A FOTOSSÍNTESE

 Rota pela qual a maior parte da energia entra na biosfera;

 Transformação de energia luminosa em energia química.


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

ETAPAS DA FOTOSSÍNTESE


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

LOCALIZAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE

 Cloroplastos

 Membrana dupla

 Estroma

 Membrana tilacóide / Grana

 Lúmen do tilacóide


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

LOCALIZAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE

 Membrana do tilacóide

 Contém os pigmentos fotossintetizantes

 Reações luminosas da fotossíntese

 Estroma

 Contém o aparato necessário para a assimilação de CO2

 Reações de carboxilação da fotossíntese


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

Papel da luz na fotossíntese

 Natureza da luz

 Propriedades dos pigmentos fotossintéticos

Estrutura do aparato fotossintético

Processos

 Início – excitação da clorofila

 Término – síntese de ATP e NADPH


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

Natureza da Luz

Ondas

Comprimento de onda (l)

Frequência (v) – nº de picos em dado intervalo de tempo

Partículas

Fótons

Energia de um fóton – quantum – diretamente proporcional a frequência da luz e inversamente proporcional ao comprimento de onda


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

Natureza da Luz

Partículas

Espectro eletromagnético

PAR


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Pigmentos fotossintéticos

Absorvem luz visível em diferentes comprimentos de onda

é

é

é

Aceptor

Emissão de luz (λ mais longo)

Calor

Absorção de luz (λ)

Calor

é

é

Cla

Cla

Cla

Cla

Cla

Estado-base (de menor energia)

é


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Pigmentos fotossintéticos


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Pigmentos fotossintéticos

Clorofila a

  • Principal pigmento envolvido na fotossíntese: similaridade entre o espectro de absorção da clorofila e espectro de ação da fotossíntese.

Clorofilas b, c e d – Pigmentos acessórios: ampliam a faixa de luz que pode ser utilizada na fotossíntese.


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

Clorofila

Cauda de hidrocarbonetos

Ancoramento na porção lipídica da membrana do tilacóide

Elétrons frouxamente ligados – Transição de elétrons


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

Carotenóides

Banda de absorção – 400 a 500 nm – coloração vermelha, laranja e amarela;

Hidrocarbonetos solúveis em lipídeos;

Carotenos e xantofilas;

Zeaxantina

Pigmentos antena e fotoproteção.


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

Ficobilissomo

Ficoeritrina

495-570nm (verde)

550-630nm

(verde-amarelada)

Ficocianina

650-670nm

(vermelho-Alaranjada)

(Lobban & Harrison, 1994)

Aloficocianina

Esquema da organização das ficobiliproteínas no ficobilissomo de Porphyridium purpureumPorphyridiales e do arranjo do ficobilissomo com os fotossistemas (Gantt, 1990)

REAÇÕES LUMINOSAS

Ficobiliproteínas

Proteínas ligadas covalentemente às ficobilinas (cromóforos);

Proteína

Pigmentos antena e armazenamento de nitrogênio.


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

Pigmentos fotossintetizantes


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Fotossistemas

Unidades funcionais da fotossíntese


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Sistemas antena

Variam com as diferentes classes de organismos

Alto

400-500nm

 Plantas superiores: 200 – 300 clorofilas por centro de reação;

 Algas e bactérias: milhares de pigmentos por centro de reação.

650 nm

Energia – Absorção de fótons

Gradiente de energia

Adaptação evolutiva a diferentes ambientes

670 nm

Baixo

Similares entre as diferentes classes de organismos


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Fotossistemas

Dois tipos de fotossistemas

Fotossistema I – P700 – Pico ótimo de absorção em 700 nm (vermelho-distante);

Fotossistema II – P680 – Pico ótimo de absorção em 680 nm(vermelho).

 Trabalham de forma simultânea e contínua

 PSI – localizado nas lamelas do estroma

 PSII – localizado nas lamelas granais

Difusão de carreadores de elétrons pela membrana


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

Estroma

ATP

Sintase

Chl*

Chl

Chl*

Chl*

P680

P700

P700

P700

Chl

Chl

P680

P680

H

H

O

ATP

ADP + Pi

H+

NADPH

NADP+

H+

Flavo

Pt.

Pheo

é

QA

PSII

PSI

QB

Cyt.

b6f

é

é

PC

é

é

H+

H+

O

Lúmen


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

Estroma

ATP

Sintase

Chl

Chl

Chl*

P700

P700

P700

Chl

P680

REAÇÕES LUMINOSAS

ATP

ADP + Pi

 Fotofosforilação cíclica

H+

é

Flavo

Pt.

Pheo

QA

PSII

PSI

QB

é

Cyt.

b6f

é

PC

H+

H+

Lúmen


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Fotoproteção, reparo e fotoinibição

Energia luminosa em excesso

Fótons utilizados

para fotossíntese

Intensidade de fótons

Excesso de fótons

Dissipação por calor

Oxigênio singleto (1O2*)

Peroxido de hidrogênio (H2O2)

Radical hidroxila (*OH)

Produtos fototóxicos

Carotenóides, SOD, aspartato

Dano à D1 do PSII

Reparo, síntese de novo

D1 oxidada

Fotoinibição


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Dissipação por calor

Clorofila no estado excitado

Reage com O2

Oxigênio singleto (1O2*)

Estado excitado decai ao inicial

Carotenóides

 Quenching não-fotoquímico

Dissipação da excitação da clorofila por processos outros que não a fotoquímica

Calor

Grande fração da excitações no sistema antena causadas pela iluminação intensa é eliminada por sua conversão em calor


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Quenching não-fotoquímico

Ciclo da xantofilas

Violaxantina

Baixa

Anteraxantina

Luminosidade

Zeaxantina

+ Prótons

Proteínas - antena

Alterações na conformação

Quenching e dissipação por calor

Alta


Minicurso medidas de fotoss ntese teoria e pr tica na fisiologia de macroalgas

REAÇÕES LUMINOSAS

 Fotoinibição

Chega ao centro de reação do PSII

Excesso de excitação

Reversível

Desmontado e reparado

Inativação e Dano

Estágios iniciais

Inibição prolongada

D1


Rea es de carboxila o

REAÇÕES DE CARBOXILAÇÃO

 Chamado de Ciclo de Calvin

 Síntese de glicose a partir da redução de CO2

 Consumo de NADPH e ATP, produzidos tanto na fase “clara” quanto em reações de oxidação de compostos orgânicos


Rea es de carboxila o1

REAÇÕES DE CARBOXILAÇÃO


Rea es de carboxila o2

REAÇÕES DE CARBOXILAÇÃO

 Destaque para a 1ª reação

 Rubisco

 Incorporação de 1 C a

um substrato de 5 C

 Regeneração de ribulose

1,5-bisfosfato (5 C) ao

final do ciclo


Rea es de carboxila o3

REAÇÕES DE CARBOXILAÇÃO

 Produção de 1 molécula de glicose (6 C) requer:

 6 moléculas de 5 C

 6 moléculas de CO2

 18 ATP + 12 NADPH

 Equação geral do ciclo:

6 CO2 + 11 H2O + 18 ATP + 12 NADPH 

1 glicose 6-fosfato + 18 ADP + 17 Pi + 12 NADP+


Rea es de carboxila o4

REAÇÕES DE CARBOXILAÇÃO

 Fase escura depende de energia luminosa

 Denominação imprópria

 Transporte de elétrons da fase “clara” ativa fase “escura”

  • Enzimas ativas em pH alcalino e elevada concentração de Mg2+

  • Frutose 1,6-bisfosfatase, sedoeptulose 1,7-bisfosfatase, ribulose 5-fosfato quinase dependem dos elétrons do PS I


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