O documento aborda os processos de obtenção de matéria por seres autotróficos e heterotróficos, destacando a importância da fotossíntese na conversão de energia luminosa em energia química. Descreve as etapas do processo fotossintético, incluindo a fase fotoquímica e a fase química, atuando na produção de compostos orgânicos utilizando dióxido de carbono e água. Também explora experimentos clássicos que demonstraram a função e os mecanismos envolvidos na fotossíntese, assim como a absorção de luz pelos pigmentos fotossintéticos.

2. 4.1. Obtenção de matéria pelos seres heterotróficos
4.2. Obtenção de matéria pelos seres
autotróficos
AE: interpretar dados experimentais sobre
fotossíntese (espectro de absorção dos pigmentos;
balanço dos produtos da fase química e fotoquímica),
mobilizando conhecimentos de Química (energia dos
eletrões nos átomos, processos exoenergéticos e
endoenergéticos)

3. Obtenção de matéria
pelos seres vivos
―A Matéria é essencial para o metabolismo celular…
• Como fonte de energia
• Para a manutenção e renovação celular, síntese de
compostos químicos e estruturas celulares

4. Obtenção de matéria
― Obtêm matéria orgânica e inorgânica
a partir do meio;
― Alimentam-se de outros organismos
ou de substâncias produzidas por
outros organismos
Seres Heterotróficos Seres Autotróficos
― Produzem a matéria orgânica que
constitui o seu corpo a partir de
matéria mineral, utilizando uma fonte
de energia.
Fotoautotróficos Quimioautotróficos
(animais, fungos, algumas
bactérias e a maioria dos
protistas)
(plantas, algas e algumas
bactérias)

5. ― Processo de autotrofia que utiliza a energia da luz solar como fonte de energia,
para converter carbono inorgânico (dióxido de carbono) em carbono orgânico
(hidratos de carbono).
Fotossíntese
Energia
Luminosa
Energia
Química
Estes organismos são também designados de produtores e incluem seres vivos
como as plantas, algas e cianobactérias (procariontes fotossintéticos).

6. Fotossíntese
― A fotossíntese pode traduzir-se pela seguinte equação geral:
― A energia luminosa é captada por pigmentos fotossintéticos
como a clorofila.
― Estes pigmentos localizam-se no interior dos cloroplastos.
― Geralmente as células com cloroplastos encontram-se nas
folhas (no parênquima clorofilino).
― Os cloroplastos possuem uma matriz, estroma, envolvido
por uma dupla membrana.
― No seu interior encontra-se um conjunto de estruturas
membranares formando discos achatados – os tilacoides.

7. Fotossíntese

8. Fotossíntese
A cor verde das folhas deve-se à presença de pigmentos fotossintéticos
localizados na membrana dos tilacoides, e estes existem no interior do
cloroplasto

9. Fotossíntese
• A clorofila é um pigmento de cor verde, sintetizado pelas células dos
seres fotossintéticos, fundamental para a captação de energia
luminosa.
• Mas este não é o único pigmento presente nos cloroplastos, pode-se
ainda encontrar outros pigmentos fotossintéticos.

10. Experíência 1…
AS PLANTAS CRESCEM A PARTIR DA ÁGUA!!
VAN HELMONT

11. Experíência 2…
PRIESTLEY
AS PLANTAS PRODUZEM
GASES QUE SÃO ESSENCIAIS
À SOBREVIVÊNCIA DE
ANIMAIS E À MANUTENÇÃO
DA CHAMA!
Chama extingue-se ao fim de
pouco tempo
O rato morre ao fim de algum tempo
LUZ
Após 10 dias a vela continua a
arder

12. Experíência 3…
LUZ
Partes não verdes
Folhas verdes
Caules verdes
Produzem O2 > CO2 Produzem O2 > CO2 Produzem só CO2

13. Experíência 3…
LUZ
Folhas íntegras Pedaços de folhas
Produzem O2 Produzem O2
AS PLANTAS DE COR VERDE
SÓ LIBERTAM O2 NA
PRESENÇA DE LUZ!
INGEN-HOUSZ

14. Experíência 4…
ENGLEMANN
AS BACTÉRIAS DESLOCAM-SE
PARA AS ZONAS ONDE HÁ MAIOR
LIBERTAÇÃO DE OXIGÉNIO
NESTAS ZONAS A INTENSIDADE
FOTOSSINTÉTICA É MAIOR

15. Contributos fundamentais para a
descoberta da Fotossíntese

16. Proveniência do O2 libertado na Fotossíntese
Van Niel, ao trabalhar com bactérias sulfurosas, que vivem em ambiente pobres em
oxigénio, verificou que:
• Na presença de luz, essas bactérias produzem compostos orgânicos e libertam enxofre;
• No processo fotossintético consumiam sulfureto de hidrogénio (H2S) e dióxido de
carbono (CO2)
EQUAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE REALIZADA PELAS BACTÉRIAS
EQUAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE REALIZADA PELAS PLANTAS

17. Proveniência do O2 libertado na Fotossíntese
Com base nas suas observações, Van Niel propôs que as plantas dividem a molécula de
H2O, para obterem eletrões a partir dos átomos de H necessários para formar os glícidos,
libertando o O2.

18. Captação de energia luminosa
A luz visível é apenas uma parte do espetro eletromagnético da radiação emitida pelo Sol.

19. ― A luz visível é apenas uma fração do espectro eletromagnético.
― A luz visível é branca mas resulta da combinação de diferentes cores.
― As diferentes cores correspondem a diferentes comprimentos de onda.
― A luz propaga-se através de partículas designadas por fotões.
― Os pigmentos fotossintéticos têm a capacidade de captar a energia dos fotões da luz
visível e iniciar a fotossíntese.
Captação de energia luminosa

20. Espectros de absorção
― Em 1882, T.W. Engelmann realizou uma experiência com uma alga fotossintética e
bactérias aeróbias.
― Esta experiência revelou, pela diferente distribuição das bactérias, quais os
comprimentos de onda da luz visível mais eficazes (azul-violeta e vermelho-laranja) e
menos eficazes (luz verde) para a realização da fotossíntese.

21. Espectros de absorção
― Assim os seus resultados estão de acordo com os espetros de absorção e de ação das
fotossíntese.
Espetro de absorção dos pigmentos
fotossintéticos.
Mostra que comprimentos de onda da luz
visível são mais absorvidos pelos diferentes
pigmentos fotossintéticos.
Espetro de ação da fotossíntese
Mostra como varia a taxa de fotossíntese
com os comprimentos de onda da luz
visível.

22. Mecanismo de absorção da luz
― Em torno do núcleo de um átomo encontram-se os eletrões.
― Quando estes estão nos níveis mais baixos de energia, diz-se que o átomo está no
estado fundamental.
― Quando a clorofila absorve um fotão com uma determinada energia estes são
impulsionados para um nível energético superior e a clorofila passa para um estado
excitado.
― Contudo esta situação é transitória.

23. Mecanismo de absorção da luz
❶ O eletrão tem um nível de energia tão
grande que é transferido para outra
molécula. Neste caso, a clorofila fica
oxidada e a energia luminosa é
transformada em energia química.
Calor
Fluorescência
Ressonância
Energia química
A excitação da molécula de
clorofila provoca a transição
de um eletrão para um nível
energético superior.
Consoante o nível energético
do eletrão, podem acontecer
quatro situações.
Em níveis energéticos inferiores, a
molécula de clorofila volta ao estado
fundamental quando o eletrão:
❶
❷ Transfere a energia para um eletrão
numa molécula vizinha – ressonância.
❸ Liberta a energia sob a forma de luz
– fluorescência.
❷
❹ Liberta a energia sob a forma de calor.
❸
❹

24. Mecanismo de absorção da luz
― Quando os eletrões são transferidos para outras moléculas, designadas moléculas
aceitadoras de eletrões essas moléculas ficam reduzidas.
― As moléculas de clorofila que perdem eletrões ficam oxidadas.
Energia química

25. Reações de Oxidação - Redução
- Também conhecidas por reações redox,
são reações em que há transferência de
eletrões entre moléculas.
- A oxidação pode ser definida como a
perda de eletrões e a redução como o
ganho de eletrões.
- Assim, percebe-se que as oxidações e as
reduções têm que ocorrer sempre
simultaneamente, pois é impossível um
eletrão permanecer isolado. O átomo ou
molécula que sofre oxidação é o redutor e
o que sofre redução é o oxidante.

26. Reações de Oxidação - Redução
Fe → Fe3+ + 3 e
O2 + 4 e → 2 O2-
O que permite afirmar que:
Fe: é o Redutor
Perde eletrões
Sofre oxidação
O2: é o Oxidante
Ganha eletrões
Sofre redução

27. Moléculas intermediárias da
Fotossíntese
― A fotossíntese é um processo complexo pois envolve um conjunto
alargado de acontecimentos.
― O NADPH e a o ATP são duas moléculas muito importantes neste
processo.
― O NADPH é uma molécula transportadora de eletrões com
elevada energia.
― O ATP é uma molécula que acumula e mobiliza energia.
Estrutura do ATP
Adenosina-trifosfato
Estrutura do NADPH
Nicotinamida-adenina-
-dinucleotido-fosfato

28. Fases da Fotossíntese
― O processo fotossintético corresponde a um conjunto de reações em cadeia, que
ocorrem em duas fases distintas mas interdependentes: fase fotoquímica e fase
química.
Compostos
orgânicos
Ciclo
de
Calvin
Fase
química
Fase
fotoquímica

29. Fases da Fotossíntese
- Fase Fotoquímica -
― É o conjunto de reações dependentes da luz e que ocorrem nos tilacoides.
― A energia luminosa é captada pelos pigmentos fotossintéticos, que se encontram
organizados com proteínas em unidades designadas por fotossistemas.
― Existem dois fotossistemas: I e II.
― Em cada fotossistema os pigmentos
fotossintéticos recebem energia dos fotões e
perdem um par de eletrões – oxidação das
clorofilas.
― Estes eletrões são recebidos por moléculas
aceitadoras de eletrões, sendo depois
transferidos ao longo de uma série de moléculas
proteicas – cadeia transportadora de eletrões
(CTE)

30. Fases da Fotossíntese
- Fase Fotoquímica -
A absorção da energia de um fotão leva à oxidação
das clorofilas do fotossistema II, o que leva à
transferência de eletrões para a CTE.

31. Fases da Fotossíntese
- Fase Fotoquímica -
Equação oxidação da água: 2H O -> 4H + 4 e + O
Os eletrões das clorofilas são repostos pela
oxidação da água, que produz O2.

32. Fases da Fotossíntese
- Fase Fotoquímica -
Ao passar por alguns elementos da
CTE, os eletrões vão perdendo energia.

33. Fases da Fotossíntese
- Fase Fotoquímica -
❹ Outro fotão é absorvido por clorofilas do fotossistema I, que
oxidam e cedem eletrões para moléculas transportadoras, até à
formação de NADPH. Os eletrões dessas clorofilas são repostos
pelos que chegam da CTE.
NADP + 2e + 2H -> NADPH + H

34. Fases da Fotossíntese
- Fase Fotoquímica -
A oxidação da água liberta protões para o
lúmen dos tilacoides.

35. Fases da Fotossíntese
- Fase Fotoquímica -
Parte da energia dos eletrões é utilizada para o
transporte ativo de iões H+ para o interior dos
tilacoides por um elemento da CTE.

36. Fases da Fotossíntese
- Fase Fotoquímica -
No lúmen dos tilacoides, a acumulação de H+
gera um gradiente de concentração que é usado
pela ATP sintase para a produção de ATP.

37. Fases da Fotossíntese
- Fase Fotoquímica -
Durante a fase fotoquímica ocorre um conjunto de reações que envolve a captação da
energia luminosa e a sua conversão em energia química, verificando-se:

38. Fases da Fotossíntese
- Fase Química -
Também designada por ciclo de Calvin.
― Não depende diretamente da luz, é
caracterizada pela produção de
matéria orgânica e ocorre no
estroma.
― Realiza-se em três etapas: fixação
do carbono, redução e produção de
açúcares e regeneração da ribulose
bifosfato.

39. Fases da Fotossíntese
- Fase Química -
Fixação do carbono
― O dióxido de carbono é
incorporado na ribulose bifosfato
sendo esta a reação que inicia o
ciclo.
― Esta reação é catalisada pela
enzima RuBisCO, formando-se
um composto com 6 carbonos
altamente instável.
Fixação do carbono

40. Fases da Fotossíntese
- Fase Química -
Redução e produção de açúcares
― Os compostos com 3 carbonos
formados anteriormente são
fosforilados pelo ATP e depois
reduzidos pelo NADPH.
― No final desta etapa forma-se
uma triose (G3P) que pode ser
utilizado para a produção de
glicose e outras biomoléculas.
Fixação do carbono
Redução e
produção de
açúcares

41. Fases da Fotossíntese
- Fase Química -
Fixação do carbono
Redução e
produção de açúcares
Regeneração
da
ribulose bifosfato
Regeneração da ribulose
bifosfato
― As moléculas de G3P que não
são utilizadas para formar
açúcares são fosforiladas pelo
ATP regenerando o RuBP e
que podem fixar mais
moléculas de dióxido de
carbono.

42. Fases da Fotossíntese
- Fase Química -
― O NADP⁺, o ADP e o fosfato inorgânico regenerados durante o ciclo de Calvin ficam disponíveis
novamente para serem utilizados na fase fotoquímica.
― A fotossíntese é um processo endoenergético pois os produtos finais possuem mais energia que os
reagentes.
― Os átomos de carbono e oxigénio da glicose têm origem no dióxido de carbono enquanto os átomos
de hidrogénio resultam da oxidação da água.
Origem dos átomos da glicose.

43. Fases da Fotossíntese
- Fase Química -
Durante a fase química dá-se o ciclo de Calvin onde ocorre a fixação de CO2, proveniente
da atmosfera, e são consumidos o ATP e o NADPH, sintetizados na fase dependente
diretamente da luz, para produzir compostos orgânicos.
• Ocorre no estroma do cloroplasto;
• É um ciclo com três etapas:
• Fixação do carbono;
• Redução e produção de compostos orgânicos
• Regeneração da RuBP.
• Consome CO2, NADPH e ATP.
• Fornece matéria orgânica, como glicose.
• Regenera NAPP+ e ADP, que podem ser reutilizados na fase fotoquímica.

44. Fases da Fotossíntese
Em resumo…