Fotossíntese

1. Nutrição Autotrófica Fotossíntese Tipos de reacções Fases da fotossíntese

2. Quimiossíntese

3. Reacções endoenergéticas energia + H2O ADP + Pi ATP + H2O endoenergética exoenergética substrato Produto

4. Liberta-se energia Reacções exoenergétiicas + + H2O ATP + H2O ADP + Pi exoenergética endoenergética substrato Produto

7. O que acontece à energia luminosa (radiante)?

8. 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 das dimensões e / ou polaridade dos respetivos constituintes. 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).

10. Protocolo experimental Material laboratório: • Almofariz e pilão • Areia fina • Funil • Gobelé • Papel de filtro Reagentes • 50 ml Álcool a 90º Material biológico •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.

11. Observação Resultados Problema Que pigmentos fotossintéticos existirão nos cloroplastos?

12. -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 Resultados • Autotróficos • Fotossíntese • Pigmentos fotossintéticos • Clorofila • Carotenóides • cromatografia Ver livro pag 72 /73

13. 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.

16. Experiência de Engelmann vídeo

21. Qual o problema? Lote B Lote A Resultados ? Que conclusão podemos tirar perante os dados?

22. 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

23. Origem do oxigénio libertado pelas bactérias fotossintéticas Experiência de Van Niel • 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 ?

26. Membrana do tilacoide

27. Fotofosforilação aciclica Fotossistema II (Foto II)

28. Fotossistema I (Foto I)

29. Lumen pH=5 Foto II Foto I Estroma pH=8

30. Fotofosforilação aciclica

31. Fotofosforilação ciclica

32. Fotofosforilação aciclica e ciclica

33. Reações no estroma enzima

34. 6

35. Ciclo de Calvin

36. Quimiossíntese

37. Uma estranha simbiose Riftia pachyptilaRiftia 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.

38. 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). A quimiossíntese pode, assim, ser considerada um processo de autotrofia alternativo à fotossíntese? CO2 + 2H2S (CH2O) + 2S + H2O

39. 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; numa segunda fase, ocorre o ciclo das pentoses ( ciclo de Calvin). Quimiossíntese 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

40. 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.

41. Teoria: obtenção de glícidos pelos sere autotróficos Qual a importância dos pigmentos fotosintéticos e da luz na produção de glícidos (compostos orgânicos)? Conclusão: A produção de compostos orgânicos (fotossíntese) só é possível quando estão reunidas duas condições: presença de luz; existência de pigmentos. Princípios: As “plantas verdes” realizam a 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 Discussão de resultados - Zonas brancas das folhas não fazem fotossíntese, mesmo quando expostas à luz. Conceitos: Fotossíntese; Folha; Cloroplasto; Pigmentos; Luz visível; Água; Dióxido de Carbono; Compostos Orgânicos ( glicose; amido ) Solução de lugol. Resultados: Procedimento/Acontecimentos Teste do amido Legenda: + ( teste positivo); - (negativo) - 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 Folha à luz Folha às escuras Zona verde Zona branca Zona verde Zona branca + - - -

42. 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).

43. 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