A fotossíntese

Nutrição Autotrófica
Fotossíntese
Tipos de reacções
Fases da fotossíntese
Quimiossíntese
Reacções endoenergéticas
energia
+
H2O
ADP + Pi
ATP + H2O
endoenergética
exoenergética
substrato
Produto
Liberta-se
energia
Reacções exoenergétiicas
+
+
H2O
ATP + H2O
ADP + Pi
exoenergética
endoenergética
substrato
Produto
O que acontece à energia luminosa (radiante)?
Extração de pigmentos fotossintéticos
Clorofilas e carotenoides
Este tipo de pigmentos são os mais comuns, podendo extrair-se dos órgãos verdes de
qualquer eucarionte fotossintético.
A cromatografia é uma técnica que se baseia no princípio da absorção por
capilaridade numa superfície porosa. Permite separar substâncias que estão
intimamente misturadas , em função do grau de solubilidade nos solventes
utilizados.
O grau de solubilidade depende
constituintes.
das dimensões e / ou polaridade dos respetivos
Os pigmentos fotossintéticos são insoluveis na água, pelo que, é necessário usar um
solvemte orgânico (apolar) , como o álcool, acetona , etc para poder obter os pigmentos
(mistura).
Quando uma mistura se desloca num meio (neste caso o papel) que oferece
diferente resistência à progressão dos seus componentes, estes movem-se a
velocidades diferentes. Ao fim de um certo tempo, as diferenças de velocidade
separam totalmente os compostos em presença originando, no papel, riscas ou
manchas em que cada um deles aparece separadamente.
A insolubilidade dos pigmentos fotossintéticos na água, sugere que terão uma
localização na célula, relacionada com um meio apolar, possivelmente uma membrana.
Neste caso trata-se da membrana do cloroplastos ( tilacoides).
Protocolo experimental
Material
laboratório:
• Almofariz e pilão
• Areia fina
• Funil
• Gobelé
• Papel de filtro
Reagentes
Material biológico
• 50 ml Álcool a 90º
•20 g Folhas verdes
Procedimentos:
1. Colocar, num almofariz, 20 g de folhas frescas fragmentadas e adicionar uma pequena
quantidade de areia fina.
2. Macerar as folhas ao mesmo tempo que se adicionam progressivamente 50 ml de
álcool a 90º.
3. Filtrar a mistura para um Gobelé.
4 Transferir a mistura para uma placa de Petri.
5. Colocar o papel de filtro dobrado em dois ( ângulo reto) sobre a mistura.
6. Aguardar alguns minutos e registe as observações.
Observação
Resultados
Problema
Que pigmentos fotossintéticos existirão nos
cloroplastos?
-existem vários pigmentos fotossintéticos nas células
das folhas das plantas.
-há vários tipos de clorofila, todos com cor verde,
embora com diferentes tonalidades.
-junto com as clorofilas surgem carotenóides, com
cores diferentes do verde ( amarelo e alaranjado).
Nota: a cor verde da clorofila pode não se manifestar
nas folhas, por se encontrar camuflada pelas cores dos
outros pigmentos – fig 31 pag 73.
Discussão
Autotróficos
Fotossíntese
Pigmentos fotossintéticos
Clorofila
Carotenóides
•
cromatografia
Ver livro pag 72 /73
Resultados
Excitação dos átomos de clorofila
Quando aquecidos os eletrões dos átomos podem ser excitados, ocorrendo
a absorção de energia. Os eletrões regressam posteriormente ao seu
estado fundamental libertando a energia que haviam absorvido sob a forma
de radiação (chama colorida). A coloração da radiação emitida na região do
visível pode permitir identificar o elemento químico em causa.
•Quando o electrão transita de uma órbita mais externa para uma órbita mais
interna, emite energia.
Depois de a fonte de calor desaparecer, o electrão pode voltar ao
estado normal, perdendo energia, através de emissão de radiação
electromagnética, isto é, emitindo um fotão.
Experiência de Engelmann
vídeo
Qual o problema?
Lote B
Lote A
Resultados ?
Que conclusão podemos tirar perante os dados?
Conclusão:
O oxigénio produzido na fotossíntese tem origem na água,
uma vez que quando se marcou radioactivamente os
átomos de oxigénio da H2O, se verificou que o oxigénio
libertado continha isótopos 18O; tal não ocorreu quando se
marcou radioactivamente os átomos de oxigénio do CO2.
Ver doc 6 – pag 76
Origem do oxigénio libertado pelas bactérias fotossintéticas
Experiência de Van Niel
1. Ao trabalhar com bactérias sulfurosas fotossintéticas anaeróbias, Van
Niel verificou que as mesmas, na presença de luz, produziam
compostos orgânicos e utilizavam dióxido de carbono, tal como as
plantas. Apesar desses aspectos comuns, apurou algumas diferenças:
as bactérias utilizavam sulfureto de hidrogénio ( SH2) em vez de água
e libertavam enxofre em vez de oxigénio.
Van Niel propôs a seguinte equação para traduzir a fotossíntese
nestas bactérias:
CO2 + 2H2S
(CH2O) + 2S + H2O
1.1 Analisa a equação que traduz a fotossíntese nas plantas e, compara-a
com a anterior.
CO2 + 2H2O
(CH2O) + 2O + H2O
1.2 Qual a origem do oxigénio que se liberta durante a fotossíntese?
Qual a função da H2O e do H2S ?
Membrana do tilacoide
Fotofosforilação aciclica
Fotossistema II (Foto II)
Fotossistema I (Foto I)
Lumen
pH=5
Foto II
Foto I
Estroma
pH=8
Fotofosforilação aciclica
Fotofosforilação ciclica
Fotofosforilação aciclica e ciclica
enzima
6
Ciclo
de
Calvin
Quimiossíntese
Uma estranha simbiose
Riftia pachyptila
Riftia pachyptila, o verme tubícola gigante
que vive em fontes hidrotermais, foi
descoberto em 1977 no rifte das Galápagos
na Cadeia do Pacífico Leste.
R. pachyptila é um animal fabuloso que vive
num habitat em que nunca ninguém imaginou
que existisse vida.
Riftia não tem boca nem sistema digestivo e a sua
nutrição depende totalmente das bactérias
Esta bactérias vivem num órgão interno chamado
trofossoma que ocupa até 50% do corpo do verme.
O segredo para o seu sucesso é a relação
simbiótica que mantém com bactérias que fixam
dióxido de carbono e oxidam enxofre.
Estes seres são designados quimioautotróficos, pois produzem os seus próprios
compostos orgânicos, utilizando como fonte de energia a oxidação de compostos
minerais, como o amoníaco (NH3), o dióxido de carbono (CO2) ou o sulfureto de
hidrogénio (H2S).
CO2 + 2H2S
(CH2O) + 2S + H2O
A quimiossíntese pode, assim, ser
considerada um processo de autotrofia
alternativo à fotossíntese?
A quimiossíntese é um processo semelhante à fotossíntese
Tal como na fotossíntese, é possível distinguir duas fases:
- uma primeira fase de produção de ATP e NADPH.
Durante esta fase, ocorre a oxidação de compostos minerais como NH3, CO2 e H2S. Esta oxidação
permite a obtenção de protões e electrões que são transportados ao longo de uma cadeia, no
sentido de produzir ATP e reduzir o NADP+ a NADPH;
Quimiossíntese
numa segunda fase, ocorre o ciclo
das pentoses ( ciclo de Calvin).
Nesta fase produzem-se compostos
orgânicos a partir do dióxido de
carbono absorvido, do poder redutor
do NADPH e da energia contida no ATP,
gerados na primeira fase.
Existem diversos tipos de bactérias capazes
de realizar a oxidação de compostos
minerais para obtenção de energia,
podendo destacar-se as bactérias
sulfurosas, as bactérias ferrosas e as
bactérias nitrificantes do solo
A fotossíntese é o processo autotrófico mais conhecido e também o
principal meio de obtenção de matéria pelos seres autotróficos, sendo utilizado
por cianobactérias, algas e plantas. A partir de energia luminosa, dióxido de
carbono e água, estes seres produzem compostos orgânicos a partir de
compostos inorgânicos existentes no solo.
Os seres autotróficos são seres capazes de produzir compostos orgânicos
a partir de substâncias minerais, utilizando uma fonte externa. Existem dois
tipos de seres autotróficos: os fotoautotróficos, que utilizam energia
luminosa; e os quimioautotróficos, que utilizam energia resultante de
reacções de oxidação-redução de determinados compostos químicos.
Teoria: obtenção de glícidos pelos sere
autotróficos
Princípios: As “plantas verdes” realizam a
Qual a importância dos pigmentos
fotosintéticos e da luz
na produção de
glícidos (compostos orgânicos)?
fotossíntese;
-As “plantas verdes” possuem pigmentos;
-Durante a fotossíntese é absorvida luz solar;
-Durante a fotossíntese produz-se amido;
-A solução de Lugol é um indicador da presença de amido
- A água fervente mata as células , aumentando a
permeabilidade à solução de lugol
- O álcool dissolve a clorofila e facilita a detecção do
amido
Conceitos:
Fotossíntese;
Folha;
Cloroplasto;
Pigmentos;
Luz visível; Água; Dióxido de
Carbono; Compostos
Orgânicos ( glicose; amido )
Solução de lugol.
Procedimento/Acontecimentos
- Sardinheira com folhas matizadas ou pelargónio(sardinheira);
- Gobelé com água;
- Fonte de calor;
- Vidros de relógio;
- Álcool
- Solução de lugol
1. Expor, à luz, durante aproximadamente 24 horas, um vaso com
sardinheira de folhas matizadas, em que uma das folhas foi coberta
com papel preto;
2. Mergulhar em água a ferver uma folha que não foi tapada e a folha
que foi coberta com o papel preto;
3. Transferir as folhas para recipientes com álcool;
4. Retirar as folhas do álcool e depois mergulhar em soluto de lugol
Conclusão:
A produção de compostos orgânicos
(fotossíntese) só é possível quando
estão reunidas duas condições:
presença de luz;
existência de pigmentos.
Discussão de resultados
- Zonas brancas das folhas não fazem fotossíntese,
mesmo quando expostas à luz.
Resultados:
Teste do amido
Folha à luz
Zona verde
+
Folha às escuras
Zona branca
Zona verde
Zona branca
-
-
-
Legenda: + ( teste positivo); - (negativo)
Na Grécia antiga acreditava-se que as plantas obtinham nutrientes a partir do solo. Para esclarecer esta teoria, no
século XVII, Van Helmont conduziu uma experiência. Colocou uma planta jovem num vaso, tendo pesado ambos ao
início. Regou a planta com água da chuva durante 5 anos, voltou a pesar a planta e o solo, e verificou que a
diferença do peso do solo era insignificante, logo a planta não se alimentava a partir deste.
Fig.1 Van Helmont colocou uma planta jovem num vaso, tendo pesado ambos no início. Regou a planta com água da chuva
durante 5 anos. Ao fim deste tempo pesou a planta e o solo.
In: Carrajola, C. (2007b).
1. Os dados obtidos na experiência apoiam a hipótese formulada?
resposta – não, pois enquanto a planta aumentou 73,85kg, o solo pesava
apenas menos 0,1kg.
2. Van Helmont deduziu, a partir desta experiência, que o crescimento das
plantas se deve apenas à presença da água. Critica a conclusão tirada
por Van Helmont.
resposta – não se pode concluir que a planta cresce unicamente devido à
água, pois verificou-se diminuição do peso do solo, o que indica que também
foi utilizado.
3. Identifica as variáveis que não foram controladas.
resposta – não foram controladas na experiência a luz e os gases.
4. Propõe uma experiência que permita demonstrar que a conclusão tirada
por Helmont estava incorrecta.
Resposta – Por ex: 1º vaso – planta em água destilada ; 2.º vaso – planta em
terra, regada diariamente com água destilada; 3º vaso – planta em terra sem
ser regada