Margarida Barbosa Teixeira
OBTENÇÃO DE MATÉRIA PELOS
SERES AUTOTRÓFICOS
Nutrição autotrófica
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 Os seres autotróficos utilizam uma fonte de energia externa
para produzirem compostos orgânicos a...
ATP – fonte de energia nas células
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 Na fotossíntese e na quimiossíntese, a produção de ATP é
fundamental para a produçã...
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AMP + P  ADP
ADP + P  ATP
AMP - Adenosina monofosfato
ADP - Adenosina difosfato
ATP - Adenosina trifosfato
ATP – fonte...
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 As moléculas de ATP são a forma mais comum de circulação de energia
numa célula, pois podem ser facilmente hidrolisada...
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ATP – fonte de energia nas células
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 As moléculas de ATP são compostos intermediários que
transferem energia de um tipo de reacção para outro.
ATP – fonte ...
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 Processo utilizado pelos seres fotoautotróficos para a
produção de matéria orgânica, a partir de água, dióxido de
carb...
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Fotossíntese
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Fotossíntese
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Estruturas envolvidas na fotossíntese
 Nas plantas, as folhas são os
órgãos fotossintéticos mais
importantes.
 A foto...
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Estruturas envolvidas na fotossíntese
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Estruturas envolvidas na fotossíntese
Corte transversal de uma folha
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Estruturas envolvidas na fotossíntese
Ultra estrutura do cloroplasto
É na membrana dos tilacóides que
se localizam os p...
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Extração e separação dos pigmentos
fotossintéticos
Das folhas de espinafre sujeitas à extração de pigmentos por
tritur...
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Cromatografia
 Técnica de separação dos constituintes de uma mistura atendendo a
propriedades como a solubilidade, tam...
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 As folhas possuem diferentes
tipos de pigmentos:
 Carotenos - laranja
 Xantófilas - amarela
 Clorofila a – verde i...
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Captação da energia luminosa
 A energia radiante do sol é formada por radiações de diferentes
comprimentos de onda, co...
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Captação da energia luminosa
 Os pigmentos existentes nas membranas dos tilacóides, no interior
dos cloroplastos, abso...
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Captação da energia luminosa
 Espetro de absorção dos pigmentos fotossintéticos
Capacidade de absorção de uma radiação...
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Captação da energia luminosa
Experiência de Engelmann (1883)
Quais os comprimentos de onda eficazes no
processo de foto...
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Captação da energia luminosa
 As bactérias passaram a estar mais concentradas nas zonas onde
incidiam as radiações de ...
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Conclusão:
As radiações mais eficazes para a fotossíntese são as radiações
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Captação da energia luminosa
 Espetro de acção da fotossíntese
Eficiência fotossintética em função do comprimento de o...
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Captação da energia luminosa
 Os picos de absorção correspondem às radiações das zonas
violeta-azul e vermelho-laranja...
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Captação da energia luminosa
 As radiações correspondentes às faixas violeta-azul e
vermelho-laranja são as mais efica...
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fotossíntese e os produtos resultantes
 As bactérias sulfurosas são anaeróbia...
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fotossíntese e os produtos resultantes
Experiência de Rubem e Hamen (1940…)
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Experiência de Gaffron (1951)
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Mecanismo da Fotossíntese
A fotossíntese compreende duas fases sucessivas:
Fase fotoquímica – as reações dependem da l...
Reação de redução – por ganho de iões hidrogénio e de electrões.
Reação de oxidação – por perda de iões hidrogénio e de el...
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Mecanismo da Fotossíntese
NADP+NADP+
(Dinucleótido de Adenina Nicotinamida Fosfato)
NADP+
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+ 2 H+
NADPH + H+
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Mecanismo da Fotossíntese
A energia luminosa absorvida pelos pigmentos
fotossintéticos permite:
- Fotólise da água (ox...
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Mecanismo da Fotossíntese
NADP+
+ 2H+
+ 2e-
→ NADPH + H+
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+ 2e-
+ ½ O2
ADP + Pi + energia → ATP + H2O
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Mecanismo da Fotossíntese
Incorporação de CO2 por moléculas de 5
carbonos (pentoses), formando-se moléculas
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Mecanismo da Fotossíntese
 
 Parte das trioses são utilizadas na
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(pentoses).
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Mecanismo da Fotossíntese
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Quimiossíntese
A quimiossíntese
compreende duas fases
sucessivas:
Fase das reações de
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Ciclo das Pentoses...
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Quimiossíntese
A oxidação de substratos minerais permite:
- redução de transportadores de hidrogénios,
- mobilização d...
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Quimiossíntese
 Incorporação de CO2 por
moléculas orgânicas que
intervêm nas reações
cíclicas.
 A hidrólise do ATP fo...
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Quimiossíntese
 As fontes hidrotermais dos fundos
oceânicos emitem águas ricas em sulfureto
de enxofre.
 Nestas zonas...
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Fotossíntese e Quimiossíntese
Semelhanças
Síntese de compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos.
1ª etapa
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Fotossíntese e Quimiossíntese
Diferenças
Fonte de energia que desencadeia o processo:
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  1. 1. Margarida Barbosa Teixeira OBTENÇÃO DE MATÉRIA PELOS SERES AUTOTRÓFICOS
  2. 2. Nutrição autotrófica 2  Os seres autotróficos utilizam uma fonte de energia externa para produzirem compostos orgânicos a partir de substâncias minerais. Energia luminosa Energia química Plantas, alguns protistas (algas) e algumas bactérias Algumas bactérias
  3. 3. ATP – fonte de energia nas células 3  Na fotossíntese e na quimiossíntese, a produção de ATP é fundamental para a produção de compostos orgânicos.  As células não conseguem utilizar diretamente a energia luminosa nem a energia química dos compostos inorgânicos.  A fonte de energia diretamente utilizável pelas células é o composto ATP – Adenosina trifosfato.
  4. 4. 4 AMP + P  ADP ADP + P  ATP AMP - Adenosina monofosfato ADP - Adenosina difosfato ATP - Adenosina trifosfato ATP – fonte de energia nas células
  5. 5. 5  As moléculas de ATP são a forma mais comum de circulação de energia numa célula, pois podem ser facilmente hidrolisadas. ATP – fonte de energia nas células
  6. 6. 6 ATP – fonte de energia nas células
  7. 7. 7  As moléculas de ATP são compostos intermediários que transferem energia de um tipo de reacção para outro. ATP – fonte de energia nas células
  8. 8. 8  Processo utilizado pelos seres fotoautotróficos para a produção de matéria orgânica, a partir de água, dióxido de carbono e energia solar. Fotossíntese
  9. 9. 9 Fotossíntese
  10. 10. 10 Fotossíntese
  11. 11. 11 Estruturas envolvidas na fotossíntese  Nas plantas, as folhas são os órgãos fotossintéticos mais importantes.  A fotossíntese ocorre nos cloroplastos das folhas, onde existe uma grande quantidade de pigmentos fotossintéticos.
  12. 12. 12 Estruturas envolvidas na fotossíntese
  13. 13. 13 Estruturas envolvidas na fotossíntese Corte transversal de uma folha
  14. 14. 14 Estruturas envolvidas na fotossíntese Ultra estrutura do cloroplasto É na membrana dos tilacóides que se localizam os pigmentos fotossintéticos
  15. 15. 15 Extração e separação dos pigmentos fotossintéticos Das folhas de espinafre sujeitas à extração de pigmentos por trituração com solvente orgânico e areia fina, foi obtido um extrato de clorofila bruta.
  16. 16. 16 Cromatografia  Técnica de separação dos constituintes de uma mistura atendendo a propriedades como a solubilidade, tamanho e massa.  Os pigmentos são separados em função da solubilidade das moléculas e da aderência destes ao papel cromatográfico.  As moléculas com maior solubilidade e/ou menor peso molecular percorrem uma maior distância no papel do que as moléculas com menor solubilidade e/ou maior peso molecular.  Verte-se a clorofila bruta sobre a  placa de Petri onde é colocado, na vertical, o papel de filtro dobrado em ângulo.  Observa-se a ascensão do solvente (acetona) e dos pigmentos fotossintéticos. Extração e separação dos pigmentos fotossintéticos
  17. 17. 17  As folhas possuem diferentes tipos de pigmentos:  Carotenos - laranja  Xantófilas - amarela  Clorofila a – verde intensa  Clorofila b – verde-amarelada Extração e separação dos pigmentos fotossintéticos  As clorofilas são responsáveis pela cor verde, característica de muitas plantas, pois existem em maior número do que os carotenóides.  No Outono, muitas folhas perdem a sua cor verde, devido a alterações das clorofilas, apresentando os tons laranja e amarelo dos carotenóides.
  18. 18. 18 Captação da energia luminosa  A energia radiante do sol é formada por radiações de diferentes comprimentos de onda, constituindo o espectro solar.
  19. 19. 19 Captação da energia luminosa  Os pigmentos existentes nas membranas dos tilacóides, no interior dos cloroplastos, absorvem as radiações do espetro de luz visível.
  20. 20. 20 Captação da energia luminosa  Espetro de absorção dos pigmentos fotossintéticos Capacidade de absorção de uma radiação, por um pigmento, em função do respetivo comprimento de onda.
  21. 21. 21 Captação da energia luminosa Experiência de Engelmann (1883) Quais os comprimentos de onda eficazes no processo de fotossíntese?  Engelmann fez uma preparação com espirogira (alga verde filamentosa) e bactérias aeróbias (gastam O2 na respiração).  A preparação foi colocada num microscópio apetrechado com um prisma óptico no sistema de iluminação.  Inicialmente as bactérias estavam dispersas uniformemente na preparação.
  22. 22. 22 Captação da energia luminosa  As bactérias passaram a estar mais concentradas nas zonas onde incidiam as radiações de comprimento de onda correspondente ao azul-violeta e laranja-vermelho. Experiência de Engelmann
  23. 23. 23 Captação da energia luminosa Conclusão: As radiações mais eficazes para a fotossíntese são as radiações correspondentes às faixas azul-violeta e vermelho-laranja.  As bactérias deslocaram-se para as zonas onde há maior libertação de oxigénio.  Nestas zonas a intensidade fotossintética é maior. Experiência de Engelmann
  24. 24. 24 Captação da energia luminosa  Espetro de acção da fotossíntese Eficiência fotossintética em função do comprimento de onda das radiações absorvidas
  25. 25. 25 Captação da energia luminosa  Os picos de absorção correspondem às radiações das zonas violeta-azul e vermelho-laranja.  É nas zonas de comprimento de onda correspondentes ao violeta-azul e vermelho-laranja que se verificam taxas mais elevadas de fotossíntese.
  26. 26. 26 Captação da energia luminosa  As radiações correspondentes às faixas violeta-azul e vermelho-laranja são as mais eficazes na fotossíntese das plantas porque são as mais absorvidas.  Nas plantas os pigmentos mais importantes na realização da fotossíntese são:  a clorofila a  a clorofila b pigmentos verdes que:  absorvem radiações correspondentes às faixas violeta-azul e vermelho-laranja,  refletem radiações correspondentes à faixa verde, por isso, são verdes.
  27. 27. 27 Relação entre os materiais utilizados na fotossíntese e os produtos resultantes  As bactérias sulfurosas são anaeróbias.  Na fotossíntese utilizam sulfureto de hidrogénio (H2S).  Na presença de CO2 sintetizam compostos orgânicos e libertam enxofre. Experiência de Van Niel (1930)  Comparou as equações gerais da fotossíntese em bactérias sulfurosas e em plantas: CO2 + 2H2S  (CH2O) + 2S + H2O CO2 + 2H2O  (CH2O) + O2 + H2O O oxigénio libertado pelas plantas e algas na fotossíntese provem da água.
  28. 28. 28 Relação entre os materiais utilizados na fotossíntese e os produtos resultantes Experiência de Rubem e Hamen (1940…)  O oxigénio libertado na fotossíntese provem da água. Confirma a experiência de Van Niel.  O oxigénio da água não é utilizado na síntese dos compostos orgânicos.  Colocaram uma suspensão de algas do género Chlorella em água marcada com o isótopo de oxigénio 18 O2 e expuseram-nas à luz.  Recolheram o oxigénio que se libertava e verificaram que se tratava de 18 O2.  Este isótopo não aparecia nos compostos orgânicos sintetizados.
  29. 29. 29 Relação entre os materiais utilizados na fotossíntese e os produtos resultantes Experiência de Gaffron (1951)  Introduziram numa suspensão de algas, fortemente iluminada, CO2 radioativo (14 CO2) .  Após 10 minutos à luz, colocaram a suspensão de algas na obscuridade.  Verificaram que o CO2 continuava a ser incorporado nos compostos orgânicos durante 15 a 20 segundos.  Se a iluminação inicial não ocorrer ou se for reduzida a menos de 10 minutos cessa a fixação de CO2, após as algas serem transferidas para a obscuridade.
  30. 30. 30 Relação entre os materiais utilizados na fotossíntese e os produtos resultantes Experiência de Gaffron (1951)  A fixação de CO2 decorre na obscuridade, desde que previamente a alga tenha estado à luz.  A energia luminosa não intervém diretamente na fixação de CO2.  O CO2 intervém na formação dos compostos orgânicos produzidos no decurso da fotossíntese.
  31. 31. 31 Relação entre os materiais utilizados na fotossíntese e os produtos resultantes Experiência de Calvin (1950…)  Colocaram uma suspensão de algas do género Chlorella num reservatório iluminado onde borbulhava ar enriquecido em CO2.  Daí as algas passavam para uma tubagem transparente por ação de uma bomba, até um banho de álcool em ebulição.  Injetaram CO2 radioativo (14 CO2) em pontos variáveis da tubagem, de modo a fazer variar a exposição das algas ao carbono radioativo.
  32. 32. 32 Relação entre os materiais utilizados na fotossíntese e os produtos resultantes Experiência de Calvin (1950…)  Extraíram e identificaram produtos formados em diferentes momentos.  Comparando os resultados, reconstituíram a ordem de aparecimento das diferentes substâncias orgânicas após a fixação de 14 CO2 .  O CO2 intervém na formação das moléculas orgânicas produzidas no decurso da fotossíntese.  No processo fotossintético o CO2 é incorporado em sucessivas e diferentes moléculas orgânicas.
  33. 33. 33 Mecanismo da Fotossíntese A fotossíntese compreende duas fases sucessivas: Fase fotoquímica – as reações dependem da luz. Fase química - as reações não dependem diretamente da luz.
  34. 34. Reação de redução – por ganho de iões hidrogénio e de electrões. Reação de oxidação – por perda de iões hidrogénio e de electrões. Transportador de Hidrogénio – T T + 2H+ + 2e TH2 Forma Forma oxidada reduzida NADP+ – Transportador de hidrogénio que intervém na fotossíntese. NADP+ - transportador de hidrogénio na forma oxidada (T). NADPH - transportador de hidrogénio na forma reduzida (TH2). 34 Mecanismo da Fotossíntese
  35. 35. 35 Mecanismo da Fotossíntese NADP+NADP+ (Dinucleótido de Adenina Nicotinamida Fosfato) NADP+ + 2e- + 2 H+ NADPH + H+ NADP+NADP+ (Dinucleótido de Adenina Nicotinamida Fosfato) NADP+ + 2e- + 2 H+ NADPH + H+ redução oxidação Forma oxidada Forma reduzida
  36. 36. 36 Mecanismo da Fotossíntese A energia luminosa absorvida pelos pigmentos fotossintéticos permite: - Fotólise da água (oxidação) H2O → 2H+ + 2e- + ½ O2   - Redução de transportadores de hidrogénios NADP+ + 2H+ + 2e- →NADPH + H+   Estas reacções de oxidação-redução mobilizam energia que permite a fosforilação de ADP em ATP. ADP + Pi + energia → ATP + H2O Fase Fotoquímica - fase dependente diretamente da luz
  37. 37. 37 Mecanismo da Fotossíntese NADP+ + 2H+ + 2e- → NADPH + H+ H2O → 2H+ + 2e- + ½ O2 ADP + Pi + energia → ATP + H2O  Fase Fotoquímica Síntese de NADPH e ATP  Fase Química NADPH + H+ → NADP+ + 2H+ + 2e- ATP + H2O →ADP + Pi + energia Oxidação de NADPH  H+ e e- Hidrólise de ATP  energia Necessários à incorporação de CO2 em glicose
  38. 38. 38 Mecanismo da Fotossíntese Incorporação de CO2 por moléculas de 5 carbonos (pentoses), formando-se moléculas de 3 carbonos (trioses). A oxidação de transportadores de hidrogénio (NADPH) permite a redução de moléculas intermediárias do ciclo. A hidrólise do ATP fornece energia para a síntese das moléculas orgânicas. Fase Química (Ciclo de Calvin) - fase não dependente diretamente da luz
  39. 39. 39 Mecanismo da Fotossíntese    Parte das trioses são utilizadas na regeneração de moléculas acetoras de CO2 (pentoses).  A partir das moléculas intermediárias do ciclo forma-se glicose (na fotossíntese) e outras moléculas orgânicas (noutras biossínteses), tais como aminoácidos e ácidos gordos. Fase Química (Ciclo de Calvin) - fase não dependente diretamente da luz
  40. 40. 40 Mecanismo da Fotossíntese
  41. 41. 41 Quimiossíntese A quimiossíntese compreende duas fases sucessivas: Fase das reações de oxirredução. Ciclo das Pentoses ou Ciclo do Carbono.
  42. 42. 42 Quimiossíntese A oxidação de substratos minerais permite: - redução de transportadores de hidrogénios, - mobilização de energia que permite a fosforilação de ADP em ATP. Fase das reações de oxirredução  É usada a energia proveniente da oxidação de compostos minerais.  Os compostos minerais são os dadores primários de electrões.
  43. 43. 43 Quimiossíntese  Incorporação de CO2 por moléculas orgânicas que intervêm nas reações cíclicas.  A hidrólise do ATP fornece energia para a síntese das moléculas orgânicas.  A oxidação de transportadores de hidrogénio (NADPH) permite a redução de moléculas intermediárias do ciclo e consequentemente a síntese de glicose. Ciclo do Carbono ou Ciclo das pentoses
  44. 44. 44 Quimiossíntese  As fontes hidrotermais dos fundos oceânicos emitem águas ricas em sulfureto de enxofre.  Nestas zonas existem bactérias sulfurosas que utilizam a energia química resultante da oxidação do sulfureto de hidrogénio para incorporar o CO2 na síntese de compostos orgânicos.  Estas bactérias sulfurosas permitem a instalação de ecossistemas ricos e variados.
  45. 45. 45 Fotossíntese e Quimiossíntese Semelhanças Síntese de compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos. 1ª etapa - Redução de transportadores de hidrogénios. - Mobilização de energia que permite a síntese de ATP. 2ª etapa Processo cíclico em que ocorre: - fixação de CO2, - oxidação dos transportadores e redução de moléculas intermediárias das reacções cíclicas, - hidrólise do ATP, - síntese de compostos orgânicos.
  46. 46. 46 Fotossíntese e Quimiossíntese Diferenças Fonte de energia que desencadeia o processo: Fotossíntese - energia luminosa absorvida pelos pigmentos fotossintéticos. Quimiossíntese - energia química resultante da oxidação de substratos minerais . Fonte de hidrogeniões e de electrões. Fotossíntese - protões e electrões provêm da água. Quimiossíntese - protões e electrões provêm da oxidação dos compostos minerais (não há intervenção de água).

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