Fotossíntese: conceitos e aplicações

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Introdução e histórico da fotossíntese
FISIOLOGIA VEGETAL
Profº: MSc. André Sellaro Frigoni
A vida na Terra depende, em grande parte, da
energia solar.
A fotossíntese é o único processo de
importância biológica capaz de coletar essa
energia.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
Na Grécia antiga acreditava-se que as plantas obtinham do solo
e da água todos os elementos necessários ao seu crescimento.
No século 17, o médico Van Helmont cultivou uma planta em um
jarro com terra, regando a planta somente com água da chuva.
Ele observou bom crescimento da planta após 5 anos, mas a
quantidade de terra no jarro quase não decresceu. Van Helmont
concluiu que o material utilizado pela planta para o seu
crescimento veio da água utilizada para regá-la.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
Na Grécia antiga acreditava-se que as plantas obtinham do solo
e da água todos os elementos necessários ao seu crescimento.
No século 17, o médico Van Helmont cultivou uma planta em um
jarro com terra, regando a planta somente com água da chuva.
Ele observou bom crescimento da planta após 5 anos, mas a
quantidade de terra no jarro quase não decresceu. Van Helmont
concluiu que o material utilizado pela planta para o seu
crescimento veio da água utilizada para regá-la.
Em 1727, o botânico inglês Stephan Hales observou que as
plantas usavam principalmente o ar como fonte de nutrientes
para o seu crescimento (Calvin, 1961)
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
Hales sugeriu que parte da nutrição da planta dependia da
atmosfera, tendo a luz papel importante neste processo. Nesta
época, ainda não se conhecia a composição química do ar e nem
se tinha ideia de como acontecia à respiração dos animais.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
Os alquimistas*, tentando explicar o fenômeno da combustão, criaram a teoria de que
quando, por exemplo, uma vela queimava havia a produção de uma “substância tóxica”,
denominada flogisto (fluido produzido como resultado da combustão), que fazia com
que o ar se tornasse impuro ou contaminado.
* Alquimia é a palavra que indica uma ciência mística conhecida como química da Antiguidade ou
da Idade Média, que tinha como principal objetivo a transmutação de um elemento em outro.
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Em 1771, o inglês Joseph Priestley descobriu que se um rato era
colocado sob uma campânula juntamente com uma vela acesa,
depois de algum tempo o animal morria.
Sua interpretação foi que o ar estava contaminado devido a
combustão da vela, a qual produzia “flogisto”. Quando ele substituiu
o rato por uma planta, ela se desenvolveu normalmente. Isto foi
interpretado por ele como sendo devido à capacidade que têm as
plantas de purificar o ar, ou seja, de “desflogistá-lo”.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
Ao tomar conhecimento das experiências de Priestley, o
cientista holandês Jan Ingen-Housz deu continuidade ao
trabalho e em 1779 concluiu que a “purificação do ar” feita
pelas plantas dependia da luz e que isto só ocorria nas partes
verdes da planta.
As partes não verdes (raízes, por exemplo) comportavam-se
de maneira idêntica aos animais.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
Nesta época, o químico francês Antoine Lavoisier esclareceu o
fenômeno da combustão, demonstrando que neste processo o
que ocorre é o consumo de oxigênio com conseqüente liberação
de gás carbônico, colocando por terra a teoria do flogisto.
De posse desta informação, Ingen-Housz e o suíço Jean
Senebier (1782) concluíram que o CO2 existente no ar era a
fonte de carbono para a formação da matéria orgânica vegetal.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
As experiências até aqui relatadas eram qualitativas, mas o
suíço Nicholas de Saussure (1804) deu um cunho mais
quantitativo aos seus experimentos, podendo, assim, chegar a
conclusão de que a água era também um reagente da
FOTOSSÍNTESE.
Além disto, ele demonstrou claramente que na presença de
luz as plantas absorviam CO2 e liberavam O2 e que no escuro
acontecia o inverso.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
Durante o restante do século XIX as contribuições dos alemães
Julius Robert Meyer (1842) e Julius von Sachs (1864) permitiram
entender a fotossíntese, não só como um processo de trocas
gasosas mas, também, como um processo em que há síntese de
matéria orgânica e transformação de energia luminosa em energia
química.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
O estudo da fotossíntese ao longo de quase 300 anos, que acabamos de descrever,
é um exemplo de como evolui o conhecimento científico.
Pesquisadores de diferentes nacionalidades e com formação a mais diversificada,
conseguiram construir uma doutrina coerente, através do trabalho paciente e
organizado, em que foram sendo agrupados diversos conhecimentos como se
fossem peças de um quebra-cabeça.
Resumindo tudo o que foi visto até aqui podemos afirmar que:
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS CONHECIMENTOS SOBRE FOTOSSÍNTESE
A fotossíntese é o resultado de uma série de reações fotoquímicas e bioquímicas.
A COMBUSTÃO do TUNGSTÊNIO no filamento de uma lâmpada
Conhecidas como ejeções de massa coronal, essa ondas na verdade são explosões
que acontecem no Sol e lançam partículas no espaço.
O fenômeno começou a ser notado no último domingo, quando uma grande explosão
na região central do Sol produziu uma tempestade de ondas solares capazes de viajar a
uma velocidade de 6,4 milhões de quilômetros por hora. A radiação começou a chegar à
Terra uma hora mais tarde e continuará até quarta-feira, mas seu ápice será atingido ao
longo do dia de hoje.
Apesar da força do radiação, considerada a maior desde 2005, os danos não serão
perceptíveis pela grande parte da população. De acordo com a Administração Nacional
de Oceanos e Atmosfera (NOAA) dos Estados Unidos, o maior dano será uma
tempestade geomagnética que poderá danificar, sobretudo, os satélites de
comunicação que orbitam a Terra. As falhas na comunicação deverão trazer riscos mais
eminentes apenas para vôos que operarem nas regiões próximas aos pólos e para
astronautas que estiverem pelo espaço.
Fotossíntese significa literalmente
“síntese utilizando luz”
LUZ
6 CO2
+ 6 H2O → C6H12O6
CLOROFILA
+ 6 O2
2ª. Lei da Termodinâmica:
 Processos espontâneos tendem a ir de uma condição de alta energia para
uma condição de baixa energia, dissipando energia térmica até que o
equilíbrio seja alcançado, portanto:
Fotossíntese é um processo termodinâmico não espontâneo; o contrário da
respiração. Onde: conjunto de reações que transforma moléculas oxidadas,
com baixo conteúdo de energia, em moléculas com elevado poder redutor e
conteúdo de energia, além disso, é abrangente o processo envolvendo desde
membranas até a planta toda, inclui reações que se processam em
bilionésimos de segundos (fluxo de elétrons), até meses ano-1 (acúmulo de
biomassa)
Estima-se que seja responsável pela produção de: 2x1011 toneladas
(200bilhões) de matéria orgânica ano-1
Elementos necessários para a
realização da fotossíntese:
CO2
Luz (energia)
Água (fornece os elétrons, oxigênio e prótons)
Fotorreceptores: clorofilas e carotenóides
Sistemas coletores de energia (Fotossistemas I e II)
ETAPAS DA FOTOSSÍNTESE
(1) Reações Fotoquímicas
(2) Reações Bioquímicas ou de Fixação do Carbono
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Cloroplastos
Estrutura de uma célula vegetal típica :
a. Plasmodesmos, b.Membrana plasmática, c. Parede celular,
1.Cloroplasto (d. Membrana tilacóide, e.granum), 2. Vacúolo
(f. Vacúolo, g.Tonoplasto), h. Mitocôndria, i. Peroxissomo,
j.Citoplasma, k. Pequenas vesículas membranosas, l. Retículo
endoplasmático rugoso, 3. Núcleo (m. Poro nuclear, n.Envelope
nuclear, o. Nucléolo), p.Ribossomos, q. Retículo endoplasmático
liso, r. Vesículas de Golgi, s. Complexo de Golgi, t.Citoesqueleto
filamentoso.
Pigmentos são substâncias que absorvem luz.
Os pigmentos fotossintéticos geralmente estão associados à
proteínas, as quais provém às moléculas a orientação e o
posicionamento apropriado em relação às outras.
Os pigmentos e as proteínas envolvidos na transferência de
elétrons em conjunto, são chamados de
CENTROS DE REAÇÃO
A clorofila excitada é extremamente INSTÁVEL e ela pode
retornar para o seu estado fundamental através dos
seguintes processos:
O mecanismo pelo qual a energia de excitação é
passada da clorofila que absorve luz para o centro de
reação, é conhecida como TRANSFERÊNCIA POR
RESSONÂNCIA.
Vídeo: Como funciona a fotossíntese
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