- descrever a relação entre a estrutura dos cloroplastos, conforme mostrado em diagramas e micrografias eletrônicas, e sua função
- explicar que a energia transferida na forma de ATP e NADP reduzido da fase dependente de luz é utilizada durante a fase independente de luz (ciclo de Calvin) da fotossíntese para produzir moléculas orgânicas complexas
- afirmar que, dentro de um cloroplasto, os tilacoides (membranas tilacoidais e espaços tilacoidais), que ocorrem em pilhas chamadas grana, são o local da fase dependente de luz e o estroma é o local da fase independente de luz
- descrever o papel dos pigmentos do cloroplasto (clorofila a, clorofila b, caroteno e xantofila) na absorção de luz nos tilacoides
- interpretar espectros de absorção de pigmentos do cloroplasto e espectros de ação para a fotossíntese
- descrever e usar cromatografia para separar e identificar pigmentos do cloroplasto (deve-se fazer referência aos valores $R_f$ na identificação de pigmentos do cloroplasto)
- afirmar que a fotofosforilação cíclica e a fotofosforilação não cíclica ocorrem durante a fase dependente de luz da fotossíntese
- explicar que, na fotofosforilação cíclica: • apenas o fotossistema I (PSI) está envolvido • ocorre fotoativação da clorofila • ATP é sintetizado
- explicar que, na fotofosforilação não cíclica: • ambos os fotossistemas I (PSI) e fotossistema II (PSII) estão envolvidos • ocorre fotoativação da clorofila • o complexo gerador de oxigênio catalisa a fotólise da água • ATP e NADP reduzido são sintetizados
- explicar que, durante a fotofosforilação: • elétrons energéticos liberam energia ao passarem pela cadeia de transporte de elétrons (detalhes dos transportadores não são esperados) • a energia liberada é usada para transferir prótons através da membrana tilacoidal • os prótons retornam ao estroma a partir do espaço tilacoidal por difusão facilitada através da ATP sintase, fornecendo energia para a síntese de ATP (detalhes da ATP sintase não são esperados)
- esboçar as três fases principais do ciclo de Calvin: • a rubisco catalisa a fixação do dióxido de carbono pela combinação com uma molécula de ribulose bifosfato (RuBP), um composto de 5C, resultando em duas moléculas de glicerato 3-fosfato (GP), um composto de 3C • GP é reduzido a fosfato de triose (TP) em reações envolvendo NADP reduzido e ATP • RuBP é regenerado a partir de TP em reações que usam ATP
- afirmar que intermediários do ciclo de Calvin são usados para produzir outras moléculas, limitado a GP para produzir alguns aminoácidos e TP para produzir carboidratos, lipídios e aminoácidos
Fotossíntese
Biologia do A-Level · Tópico 13
8:58
Fotossíntese
Aqui está algo estranho sobre uma árvore. Quase nada dela veio do chão. A madeira, as folhas, o fruto — quase toda aquela massa foi puxada de…
Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas
13.1
O cloroplasto
Programa
Fonte: Programa Cambridge International
Fotossíntese 光合作用 ocorre dentro do cloroplasto 叶绿体. Sua estrutura se adapta às suas duas etapas:
- no interior estão pilhas de sacos achatados chamados tilacoides 类囊体. Uma pilha de tilacoides é um grana (plural grana 基粒). As membranas dos tilacoides contêm os pigmentos captura-luz e são o local da primeira etapa.
- o fluido ao redor dos tilacoides é o estroma 基质, o local da segunda etapa.



Explore o cloroplasto
Toque em cada parte. A fase dependente da luz ocorre nas membranas dos tilacoides (grânulos); o Ciclo de Calvin ocorre no estroma ao redor deles.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ | 光合作用 | guāng hé zuò yòng |
| chloroplast/ˈklɔːrəʊplæst/ | 叶绿体 | yè lǜ tǐ |
| thylakoid/ˈθaɪləkɔɪd/ | 类囊体 | lèi náng tǐ |
| grana/ˈɡrɑːnə/ | 基粒 | jī lì |
| stroma/ˈstrəʊmə/ | 基质 | jī zhì |
| light-dependent stage/laɪt dɪˈpendənt steɪdʒ/ | 光反应阶段 | guāng fǎn yìng jiē duàn |
| reduce/rɪˈdjuːs/ | 还原 | huán yuán |
| light-independent stage/laɪt ˌɪndɪˈpendənt steɪdʒ/ | 暗反应阶段 | àn fǎn yìng jiē duàn |
13.1
As duas etapas da fotossíntese
A fotossíntese tem duas etapas ligadas:
- a etapa dependente de luz 光反应阶段 ocorre nos tilacoides. Usa energia luminosa para produzir ATP e NADP reduzido 还原 NADP.
- a etapa independente de luz 暗反应阶段, também chamada de ciclo de Calvin 卡尔文循环, ocorre no estroma. Usa o ATP e o NADP reduzido da primeira etapa para construir moléculas orgânicas complexas a partir de dióxido de carbono 二氧化碳.

13.1
Pigmentos do cloroplasto
Um pigmento 色素 é uma substância colorida que absorve luz. Os tilacoides contêm vários pigmentos que trabalham juntos para aprisionar a maior quantidade possível de luz:
- clorofila 叶绿素 a e clorofila b (que absorvem principalmente luz vermelha e azul),
- caroteno 胡萝卜素 e xantofila 叶黄素 (que absorvem outras cores e transmitem a energia).
Estudamos esses pigmentos com dois gráficos. Um espectro de absorção 吸收光谱 mostra quanto de luz cada pigmento absorve em cada comprimento de onda. Um espectro de ação 作用光谱 mostra a velocidade da fotossíntese em cada comprimento de onda. Os dois gráficos correspondem estreitamente, demonstrando que os pigmentos impulsionam a fotossíntese.

Você pode separar os pigmentos por cromatografia 色谱法: os pigmentos percorrem distâncias diferentes pela papel. Cada pigmento é identificado pelo seu valor Rf 比移值 (a distância que o pigmento se moveu dividida pela distância que o solvente se moveu).

| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| pigment/ˈpɪɡmənt/ | 色素 | sè sù |
| chlorophyll/ˌklɔːrəʊˈfɪl/ | 叶绿素 | yè lǜ sù |
| carotene/ˈkærəʊtiːn/ | 胡萝卜素 | hú luó bo sù |
| xanthophyll/ˈzænθəfɪl/ | 叶黄素 | yè huáng sù |
| absorption spectrum/əbˈsɔːpʃn ˈspektrəm/ | 吸收光谱 | xī shōu guāng pǔ |
| action spectrum/ˈækʃn ˈspektrəm/ | 作用光谱 | zuò yòng guāng pǔ |
| chromatography/krəʊməˈtɒɡrəfi/ | 色谱法 | sè pǔ fǎ |
| Rf value/ˌɑːˈref ˈvæljuː/ | 比移值 | bǐ yí zhí |
| photophosphorylation/ˌfəʊtəʊˌfɒsfɔːrɪˈleɪʃn/ | 光合磷酸化 | guāng hé lín suān huà |
| cyclic photophosphorylation/ˈsaɪklɪk ˌfəʊtəʊˌfɒsfɔːrɪˈleɪʃn/ | 循环光合磷酸化 | xún huán guāng hé lín suān huà |
| photosystem/ˌfəʊtəʊˈsɪstəm/ | 光系统 | guāng xì tǒng |
| photoactivation/ˌfəʊtəʊˌæktɪˈveɪʃn/ | 光激活 | guāng jī huó |
| electron/ɪˈlektrɒn/ | 电子 | diàn zi |
| non-cyclic photophosphorylation/nɒn ˈsaɪklɪk ˌfəʊtəʊˌfɒsfɔːrɪˈleɪʃn/ | 非循环光合磷酸化 | fēi xún huán guāng hé lín suān huà |
| oxygen-evolving complex/ˈɒksɪdʒn ɪˈvɒlvɪŋ ˈkɒmpleks/ | 放氧复合体 | fàng yǎng fù hé tǐ |
| photolysis/fəʊˈtɒləsɪs/ | 光解 | guāng jiě |
| oxygen/ˈɒksɪdʒn/ | 氧气 | yǎng qì |
| electron transport chain/ɪˈlektrɒn ˈtrænspɔːt tʃeɪn/ | 电子传递链 | diàn zi chuán dì liàn |
| proton/ˈprəʊtɒn/ | 质子 | zhì zi |
| ATP synthase/ˌeɪ tiː ˈpiː ˈsɪnθeɪs/ | ATP合酶 | hé méi |
| fixation/fɪkˈseɪʃn/ | 固定 | gù dìng |
| enzyme/ˈenzaɪm/ | 酶 | méi |
| regenerate/riːˈdʒenəreɪt/ | 再生 | zài shēng |
| amino acid/əˈmiːnəʊ ˈæsɪd/ | 氨基酸 | ān jī suān |
| carbohydrate/ˌkɑːbəʊˈhaɪdreɪt/ | 碳水化合物 | tàn shuǐ huà hé wù |
| lipid/ˈlɪpɪd/ | 脂质 | zhī zhì |
13.1
A fase dependente da luz
Nos tilacoides, a luz é usada para produzir ATP. Isso é fotofosforilação 光合磷酸化, e ocorre de duas formas.
Na fotofosforilação cíclica 循环光合磷酸化:
- apenas o fossistema 光系统 I (PSI) é usado.
- ocorre a photoativação 光激活 da clorofila (a luz eleva seus elétrons 电子 para um nível de energia mais alto).
- apenas ATP é produzido.
Na fotofosforilação não cíclica 非循环光合磷酸化:
- tanto o fotossistema I (PSI) quanto o fotossistema II (PSII) são usados.
- ocorre a photoativação da clorofila.
- o complexo liberador de oxigênio 放氧复合体 realiza a fotólise 光解 (quebra pela luz) da água, o que libera oxigênio 氧气.
- tanto ATP quanto NADP reduzido são produzidos.

Em ambas as formas, a energia é liberada da mesma maneira:
- elétrons energéticos passam ao longo de uma cadeia de transporte de elétrons 电子传递链, liberando energia enquanto avançam.
- essa energia é usada para bombear prótons 质子 através da membrana dos tilacoides.
- os prótons retornam ao estroma através da ATP sintase ATP合酶, e esse fluxo fornece a energia para produzir ATP.
A fase dependente da luz
Passo por passo. A luz excita elétrons e divide a água; o resultado é ATP, NADP reduzido e oxigênio.
13.1
O ciclo de Calvin
A fase independente da luz constrói açúcares em três etapas principais:
- fixação 固定 — a enzima 酶 rubisco une dióxido de carbono a uma molécula de 5 carbonos, RuBP (ribulose bifosfato). Isso faz duas moléculas de um composto de 3 carbonos, GP (glicerato 3-fosfato).
- redução — GP é reduzido a TP (triose fosfato) usando NADP reduzido e ATP da fase dependente da luz.
- regeneração — a maior parte do TP é usada para regenerar 再生 o RuBP (usando mais ATP), para que o ciclo possa continuar funcionando.

Alguns TP saem do ciclo para fazer moléculas úteis. GP pode ser usado para fazer alguns aminoácidos 氨基酸, e TP pode ser usado para fazer carboidratos 碳水化合物, lipídios 脂质 e aminoácidos.
O Ciclo de Calvin
Passe pelo ciclo. O CO₂ é fixado na RuBP, reduzido a açúcar usando o ATP e NADP da fase luminosa, e a RuBP é regenerada.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| Calvin cycle/ˈkælvɪn ˈsaɪkl/ | 卡尔文循环 | kǎ ěr wén xún huán |
| carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ | 二氧化碳 | èr yǎng huà tàn |
13.2
Fatores limitantes
Programa
- afirmar que a intensidade luminosa, a concentração de dióxido de carbono e a temperatura são exemplos de fatores limitantes da fotossíntese
- explicar os efeitos das mudanças na intensidade luminosa, concentração de dióxido de carbono e temperatura sobre a taxa de fotossíntese
- descrever e realizar investigações usando indicadores redox, incluindo DCPIP e azul de metileno, e uma suspensão de cloroplastos para determinar os efeitos da intensidade luminosa e do comprimento de onda da luz sobre a taxa de fotossíntese
- descrever e realizar investigações usando plantas inteiras, incluindo plantas aquáticas, para determinar os efeitos da intensidade luminosa, concentração de dióxido de carbono e temperatura sobre a taxa de fotossíntese
Fonte: Programa Cambridge International
Um fator limitante 限制因素 é aquele em menor quantidade que retém a taxa de fotossíntese. Os três principais são intensidade luminosa 光照强度, concentração de dióxido de carbono 浓度, e temperatura 温度.
- aumentar a intensidade luminosa acelera a fotossíntese, até que outro fator se torne limitante.
- aumentar a concentração de dióxido de carbono acelera, até que outro fator se torne limitante.
- aumentar a temperatura acelera, mas apenas até um ótimo; muito alta e as enzimas desnaturam.

Você pode medir a taxa da fase dependente da luz com um indicador redox indicador 指示剂 como DCPIP ou azul de metileno e uma suspensão de cloroplastos: o corante perde sua cor conforme os cloroplastos trabalham, e você pode testar diferentes intensidades de luz ou comprimentos de onda 波长 de luz. Com uma planta aquática 水生植物 inteira, você pode contar as bolhas de oxigênio liberadas para comparar taxas sob diferentes condições.
Exemplo resolvido. Uma planta que fotossintetiza constantemente é repentinamente privada de dióxido de carbono. O que acontece com os níveis de GP e RuBP? Siga o ciclo passo a passo. O dióxido de carbono é fixado quando RuBP se combina com ele, catalisado pela rubisco, para fazer GP. Remova o dióxido de carbono e essa reação para, então GP não está mais sendo produzido - ainda GP continua sendo consumido, reduzido a TP usando ATP e NADP reduzido. Então GP cai. Enquanto isso, RuBP ainda está sendo regenerado a partir de TP, mas não está mais sendo consumido, então RuBP sobe. O método nunca muda: encontre a reação que para, depois pergunte a cada substância se ainda está sendo produzida e ainda sendo usada. Remover a luz em vez disso dá a imagem espelhada: sem ATP ou NADP reduzido, GP não pode ser reduzido, então GP sobe e RuBP cai.
O que limita a fotossíntese
Altere luz e CO₂. A taxa é definida por qual fator está em menor suprimento — aumentar os outros não ajudará.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| limiting factor/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktə/ | 限制因素 | xiàn zhì yīn sù |
| light intensity/laɪt ɪnˈtensɪti/ | 光照强度 | guāng zhào qiáng dù |
| concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ | 浓度 | nóng dù |
| temperature/ˈtemprɪtʃə/ | 温度 | wēn dù |
| indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ | 指示剂 | zhǐ shì jì |
| wavelength/ˈweɪvleŋθ/ | 波长 | bō cháng |
| aquatic plant/əˈkwætɪk plænt/ | 水生植物 | shuǐ shēng zhí wù |
13.2
Dicas de prova
- Separe as duas fases: dependente da luz (tilacoide — fotólise, ATP, NADP reduzido, O2) e o ciclo de Calvin (estroma — CO2 fixado pela rubisco, GP → TP).
- Leia gráficos de fatores limitantes: o platô é onde um fator diferente (luz, CO2 ou temperatura) limita a taxa.
- Interprete a cromatografia com o valor $R_f$ para identificar pigmentos.
- Vincule a estrutura do cloroplasto à função (pilhas de tilacoides para as reações luminosas; estroma para o ciclo de Calvin).
Aulas interativas sobre este tópico
Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.