Inibidores da Fotossíntese

Há herbicidas classificados como inibidores da fotossíntese, sendo conhecidos como tais as feniluréias, triazinas, uracilas, anilidas, benzonitrilos e vários herbicidas de grupos químicos, todos eles de translocação apoplastica.

Os mecanismos bioquímicos da ação inibidora da reação de Hill, por esses herbicidas, ainda não estão esclarecidos. As evidências estão se encaminhando para a existência de uma ação inibidora da excitação da molécula de clorofila, exercida pelo herbicida, que bloquearia a transformação da energia da luz na energia química suficiente para a fotólise da molécula de água.

Como a clorifila está dentro dos cloroplastos, há necessidade da peneração do herbicida inibidor nessa organela. Uma vez dentro do cloroplasto, a molécula do herbicida deve tomar uma posição espacial adequada para completar a arquitetura molecular dos seus centros inibidores ativos com as moléculas de clorofila, para impedir a sua excitação pela energia luminosa.

Os centros inibidores ativos de várias moléculas de herbicidas correspondem aos locais onde existam hidrogênios amídicos livres, ou substituíveis, o que sugere que o herbicida deve formar pontes de hidrogênio com os centros de atividade, nos cloroplastos. No caso da diurona, esse hidrogênio seria o único hidrogênio não substituído da molécula, isto é, aquele ligado à posição 3, correspondente ao nitrogênio N’:

- a seta indica o hidrogênio amidico.

As pesquisas tem trazido evidências de que as feniluréias e as triazinas exercem a sua ação inibidora da reação de Hill nas mesmas unidades funcionais, ou locais sensitivos, e que o número desses locais snesitivos, no cloroplasto, é o mesmo, tanto para as feniluréias como pás as triazinas. Cada local sensitivo abrange aproximadamente 2.500 moléculas de clorofila e constitui uma unidade produtora de oxigênio, na reação de Hill.

Os herbicidas de ação redox, como o paraquat e o diquat, também inibem a fotossíntese, porém depois da reação de Hill. Eles interrompem o transporte dos elétrons do hidrogênio liberado na fotólise da água para a redução do CO2, no ciclo de Calvin. Esses elétrons são normalmente, transportados pelo sistema TPM → TPNH2 ou NADP → NADPH2.

Carvin. de ciclo o para elétrons esses e transport NADPH O reduzido) (NADP NADPH NADP 2e : NADP pelo dá se elétrons desses e transport O 2e 2H O 1/2 H 2 O H 2 2 luz da energia 2 → + → +     →  + +

Entretanto, estando o cátion paraquat presente, este cátion capta os elétrons, impedindo a redução do NADP e o conseqüente transporte desses elétrons para o ciclo de Calvin, conforme a reação seguinte:

Os herbicidas catalisadores de redox não inibem, pois, a reação de Hill, mas o ciclo de Calvin, por interrupção do transporte dos elétrons dos hidrogênios da água fotolizada para a fase sítnese da fotossíntese. E a interrupção do transporte de elétrons se dá somente por redução do cátion bipiridilo por esses elétrons.

A fase de oxidação do cátion bipiridilo já não é de inibição da fotossíntese, mas de transferência dos elétrons para o oxigênio formando oxigênio reduzido (HO·), o qual produz, imediatamente, peróxido de hidrogênio (água oxigenada), violento desidrante. Após essa transferência, o cátion bipiridilo oxidado encontra-se, novamente apto para receber novos elétrons da reação de Hill, interrompendo novamente a fotossíntese e reiniciando, assim, cataliticamente, o ciclo redox:

A água oxigenada, formada assim, nesse ciclo de redução-oxidação, catalisado pelo cátion bipiridilo, retira água do protoplasto, por semelhança macroscópica dos respectivos quadro sintomáticos, é, pois, dupla e cíclica:

No estágio não foto, da fase foto, realiza-se, além do transporte dos elétrons provindos da fotólise da água (NADP + 2e → NADPH2) a síntese de ATP e o transporte do ATP, carregado de energia, para a fosforilação, no ciclo de Calvin.

Vários herbicidas tais como derivados de uréia, e outros, inibem a formação de ATP, interrompendo, ou inibindo, conseqüentemente, o transporte de energia para o ciclo de Calvin. Há, pois, também, inibição da fotossíntese.

No item seguinte, sobre a respiração, serão considerados, vários aspectos que são comuns à respiração e à fotossíntese, tais como o transporte de elétrons e de energia, e a fosforilação.

6.5. Respiração

A respiração é o mais importante processo de liberação de energia que se realiza na planta, pela degradação oxidativa de substâncias orgânicas nela sintetizadas.

Normalmente, a respiração se dá pela degradação oxidativa de acúcares, a CO2 e água, com liberação de energia, de acordo com a reação condensada, já vista no item anterior, que vai aqui, novamente:

calorias 678 O H 6 CO 6 O 6 hexose O H C 2 2 2 6 12 6 + + → +

degradado, pela oxidação de 6 moles de oxigênio (192g), liberando 6 moles de CO2 (264g), 6 moles de água (180g) e mais 678 calorias, de calor.

Esta equação é correta, para a maioria das plantas, embora haja, naturalmente, exceções. Os carbohidratos são os principais substratos da respiração, embora outros compostos também possam ser respirados, em condições especiais, como as proteínas e as gorduras (v. respiração do glicerolpalmitato, no item anterior).

Os carbohidratos da planta podem ser solúveis, como os açúcares, ou insolúveis, como a maioria do spolissacarídeos.

Quimicamente, os carbohidratos são aldeídos ou cetonas polihidroxilados, isto é, possuem os grupos –CHO ou =CO e muitos grupos –OH, em usas moléculas. Em virtude dos seus hidroxilos, os carbohidratos forma ésteres, com os ácidos. Os mais importantes, destes ésteres, são os ésteres fosfatados, que são formados por transferência de grupos

- 3

HPO , transferidos pelo ATP ou pelo ADP:

R – CHOH + ATP → R – CHOH2PO3 + ADP açúcar éter-fosfato

Esta reação de formação de éster fosfatado denomina-se fosforilação e constitui passos importantes de transferência de energia na respiração e na fotossíntese.

A respiração dos açúcares se dá em duas fases: a. Glicólise – degradação das hexoses e ácido pirúvico; b. Ciclo dos ácidos tricarboxilicos (ciclo de Krebs) – oxidação do ácido pirúvico, com liberação de CO@ e água. em uma série cíclica de ácidos tricarboxílicos.

a. Glicólise – na glicólise dá-se a fosforilação da hexose (frutose, no exemplo), nos carbonos extremos (C6 e C1) sucessivamente (ATP → ADP), rompendo-se, então a molécula 6 C em duas de 3 C monofosforiladas. Uma delas (3-fosfogliceraldeido) reage com fósforo inorgânico (H3PO4), tronando-se aldeido difosfoglicérico, seguindo-se a desfosforilação (DAP → ATP) até ácido 2-fosfogicérico, o qual perde uma molécula de água, por ação da enzima enólise, formando ácido 2-fosfopirúvico. Este passa o ácido pirúvico por desfosforilação (ADP → ATP) e ação da enzima específica transfosforílase de

fosfopiruvato.

b. Ciclo de Krebs – este ciclo se inicia com a ação da coenzima-A que reage com o ácido pirúvico, liberando uma molécula de CO2 deste ácido e formando um composto de 2 C, que é a acetil-coenzima-A. Esta incorpora os dois carbonos do grupos acetil no ácido oxaloacético, formando o ácido cítrico, de 6 C, e liberando a coenzima-A. Assim continua a série de reações enzimáticas, através de vários ácidos tricarboxílicos, até chegar, de novo, a formação do ácido oxaloacético, completando o ciclo, que se desenvolve, liberando, continuamente, água e CO2.