ufrrj_apresentacao_Cam,_c4_e_c3

Prévia do material em texto

Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Instituto de Biologia 
Departamento de Ciências Fisiológicas
TEMA:
Plantas C3, C4 e CAM
e suas interações com o meio ambiente
Professor: Glaucio da Cruz Genuncio
Roteiro aula anterior (Fotossíntese)
Definição de fotossíntese (CO2 + H2O = [CH2O]n + O2);
Importância;
Etapas da Fotossíntese;
Estruturas responsáveis pelo processo;
Conversão de luz em energia química;
Pigmentos (absorção e excitação elétrica);
Fluxo de elétrons e fotoxidação da água;
Fotossistemas I e II;
Introdução ao metabolismo do Carbono na fotossíntese:
(Rubisco – definição e importância)
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Roteiro aula
Definição de plantas C3, C4 e CAM;
Rotas metabólicas;
Ecofisiologia em relação às rotas C3 e C4;
Efeitos da concentração de CO2;
Efeitos da radiação;
Efeitos da temperatura;
Efeitos da disponibilidade hídrica (EUA);
Efeitos da disponibilidade de nitrogênio (EUN).
Matéria orgânica fixada: estimativa de 
2 x 1011 t ano-1;
As plantas C3, C4 e CAM diferem no mecanismo 
fotossintético, assim como, no desempenho quanto 
ao acúmulo de biomassa em diferentes condições 
ambientais.
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Enzimas do processo: 
C3=ribulose bisfosfato carb/oxigenase (Rubisco)
C4 e CAM = PEPcase e Rubisco
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Ciclo Calvin-Benson (C3)
(ciclo autocatálitico)
RUBP
Fonte: Kerbauy (2005)
Ciclo C4 (localização)
Anatomia 
tipo Kranz (coroa)
Fonte: Taiz e Zeiger (2004)
Ciclo C4
Ciclo de des-carboxilação;
[CO2] – Células da bainha (redução
de perdas por difusão);
Valores 10x maiores aos 0,036%;
Conexão por plasmodesmas;
Evolução (CO2, T e estresse hídrico);
Malato e oxalacetato;
Exemplos: milho e cana;
Fonte: Kerbauy (2005)
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Metabolismo ácido das crassuláceas (CAM)
Concentrador de CO2; fechamento estomático diurno, vacúolos, CO2 diurno via
C3 (malato); a noite o amido é hidrolisado (PEP), separação temporal,
EUA aumentado (regula a fome e a sede..........)
Fonte: Kerbauy (2005)
Fotorrespiração
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Fonte: Kerbauy (2005)
Fosfoglicolato - oxigenase
Perdas de 20 a 50 % do CO2 fixado
Glicerato
RUBISCO- afinidade por O2 (3:1)
Fotorrespiração:
Defeito da Rubisco:Aumento do O2 (evolução)
Outras formas de eliminação do glicolato (excreção);
Dreno consumidor de ATP e NADPH
(fotoinibição – excesso de radiação solar, < CO2, e Limitação do ciclo C3);
Reaproveitamento de parte do CO2 fixado pelo C3.
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Fonte: Kerbauy (2005)
Fatores ambientais que afetam o 
metabolismo do Carbono na fotossíntese 
das plantas C3 e C4:
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Temperatura e Relação CO2 / O2
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Solubilidade de O2 e CO2 na água em equilíbrio com diferentes temperaturas do ar 
 Solubilidade (μM) 
Temperatura (
o
C) 21 % O2 0,036% CO2 Razão (O2/CO2) 
10 348 17 20,5 
20 299 13 23,0 
30 230 9 25,5 
40 224 8 28,0 
 
Fonte: Kerbauy (2005)
Eficiência quanto à
Concentração de CO2 (C3 e C4)
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Fonte: Kerbauy (2005)
PEPcase + Ausência da fotorrespiração
FL = FBr – (R + Fr)
FL>0
FL=0 (ponto de compensaçãode luz)
FL<0
FL = Fotossíntese líquida;
FBr = Fotossíntese bruta;
R = Respiração;
Fr = Fotorespiração
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Fonte: Kerbauy (2005)
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Ponto de compensação de CO2:
C4 = próximo à zero (ausência de fotorespiração)
Fonte: Kerbauy (2005)
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 (
0
C
) Fotorrespiração
Fonte: Kerbauy (2005)
Plantas de sombra
Taxas fotossintéticas e 
ponto de saturação de luz são baixos 
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Temperatura:
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Fonte: Kerbauy (2005)
Eficiência no uso da água
(massa seca produzida por água transpirada)
C3: 1 a 3 g de CO2 / kg de H2O;
C4: 2 a 5 g de CO2 / kg de H2O;
CAM: 6 a 30 g de CO2 / kg de H2O.
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente
Eficiência no uso de nitrogênio
C3: 50% da Ptn solúvel foliar (RUBISCO);
C4 e CAM: 25% RUBISCO e 10% PEPcase .
(maior quantidade de m-org por N)
Plantas C3, C4 e CAM e suas interações com o meio ambiente