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FotossíNtese

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FotossíNtese

  1. 1. 08-03-2009 • Necessitam de obter matéria orgânica e não orgânica (água, minerais, vitaminas, lípidos, glícidos e proteínas) do meio ambiente, alimentando-se de outros organismos ou dos seus produtos. • Energia luminosa - Fotossíntese (plantas, algas, algumas bactérias, como por exemplo cianobactérias) Quimiossíntese • Energia química – ( algumas bactérias, como por exemplo as bactérias nitrificantes) 1
  2. 2. 08-03-2009 • Podem ser: PLANTAS: ALGAS: ALGUMAS BACTÉRIAS: – Fotoautotróficos: a fonte de energia Cianobactérias utilizada é a luz solar. “algas azuis” unicelulares – Quimioautotróficos: a fonte de energia utilizada são compostos químicos (ausência de luz) FITOPLÂNCTON: pluricelulares OH O que significa dizer que “fabricam o seu próprio OH H OH O O O OH H OH alimento”? O H OH O H OH H C C H C H +O O+ + O H OH H O O OO H H O O OH H H HO O O OO O H HO OH H OO C C H H OH C HO O O O OO H OH H H O H oxigénio dióxido de carbono glicose água água CLOROFILAS 12 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O LUZ 2
  3. 3. 08-03-2009 • Experiências que permitiram compreender 6CO2 + 12 H2O C6H12O6+ 6 O2 + 6 H2O melhor a fotossíntese : – Na Grécia antiga sabia-se que solos fertilizados permitiam o crescimento das plantas. – Acreditava-se que o desenvolvimento destas dependia apenas dos nutrientes que estas “comiam” a 6CO2 + 6 H2O C6H12O6+ 6 O2 partir do solo. » A fotossíntese é um processo de transformação de energia luminosa em energia química. Séc. XVII – Van Helmont • Séc XVIII – Joseph Priestley Regada com água da chuva Plântula Árvore 2,25 Kg 76,1 Kg Solo Solo 90 Kg de 89,9 Kg de peso seco 5 anos peso seco Rato sobrevive - Conclusão tirada? O aumento do peso resultou da adição de água e não do solo. CONCLUSÃO: As plantas renovam o ar. - Que variáveis não foram controladas? Consumo e produção de gases atmosféricos. 3
  4. 4. 08-03-2009 Jan Ingenhousz (séc XVIII) – Identificou o gás libertado: O2 • Van Niel 1930 • Van Niel comparou a equação da quimiossíntese nas Bactérias sulfurosas: • Estudou bactérias sulfurosas • Produzem glicose – CO2 + 2 H2S CH2O + H2O + 2 S • Utilizam na fotossíntese H2S em • Com a equação geral da fotossíntese nas vez de H2O plantas: • Na presença de Luz libertam S – CO2 + 2 H2O CH2O + H2O + O2 (enxofre) e produzem compostos orgânicos • Pela sua teoria, o O2 tem origem na H2O e não no CO2 • Vivem em meios sem O2 4
  5. 5. 08-03-2009 • Calvin - 1941 • Actividade 1- página 94 • Algas verdes Chlorella • “Qual a origem do oxigénio produzido na • Colocadas em H2O, em que O é radioactivo (18O) fotossíntese?” • Iluminaram as algas • O O2 libertado da fotossíntese é 18O2 • O oxigénio da glicose não é o radioactivo • Animação • Qual será então a origem do O2 libertado pelas plantas? – Tem .origem na água e não no CO2 • Calvin - 1941 • Algas verdes Chlorella • Colocadas em CO2, em que C é radioactivo (14C2) • O C da glicose é radioactivo CONCLUSÃO: Com os pigmentos fotossintéticos O carbono do CO2 é necessário para formar os compostos orgânicos Página 95 5
  6. 6. 08-03-2009 ANÁLISE E INTERPRETAÇÃO DA ACTIVIDADE LABORATORIAL 1 – PÁG. 9 EXTRACÇÃO E SEPARAÇÃO DE PIGMENTOS FOTOSSINTÉTICOS» Macerar as folhas num almofariz, com acetona ou Verter o Filtrar para obter etanol filtrado e Resultado: a solução de colocar o pigmentos Cromatografia papel de filtro fotossintéticos dos diferentes pigmentos fotossintéticos: Sucessivamente: Clorofila a, Clorofila b, Xantofilas e Carotenos Quais são as radiações do espectro solar? Pigmentos fotossintéticos das plantas Cor Clorofilas b Verde-amarelada a Verde-intensa Carotenóides xantofilas amarela carotenos laranja Qual a função dos pigmentos fotossintéticos? 6
  7. 7. 08-03-2009 Radiação incidente Radiação reflectida • A luz propaga-se através de partículas – Fotões. • Quanto menor o comprimento de onda, maior a energia que transportam. • Quando um electrão absorve a energia do fotão passa do estado Radiação absorvida fundamental ao estado excitado – nível de energia superior. • Quando o electrão regressa ao estado fundamental liberta essa energia – calor ou fluorescência Radiação transmitida Aceitador reduzido • A oxidação e a redução são processos químicos complementares, que envolvem a perda de electrões por um dos reagentes (oxidação) e o correspondente ganho de electrões por outro electrão reagente (redução). Clorofila • Se a energia fornecida pelo fotão é muito elevada, o oxidada electrão pode ser transmitido para outra molécula – • O mesmo que reacções redox. molécula aceitadora de electrões. • Molécula perde electrão – carga eléctrica aumenta (era nula – passa a positiva) – fixa oxidada. • Aceitador de electrões – fica reduzido. É o agente oxidante. 7
  8. 8. 08-03-2009 • Actividade 2 – página 99 • Espirogira (alga filamentosa) • “Qual a influência o comprimento de onda • Observação microscópica • Preparação é atravessada das radiações na taxa da fotossíntese?” pela luz com prisma óptico • Suspensão de bactérias aeróbias no meio de montagem • Bactérias dispostas uniformemente, no início Bactérias Aeróbias: precisam de O2 para respirar Qual é a relação entre a cor das folhas e o espectro de absorção da radiação solar pelos pigmentos fotossintéticos? • Resultado: o Bactérias aglomeradas em volta do filamento, em zonas que recebem • As folhas são verdes, radiação azul-violeta e vermelho alaranjado. já que esta radiação • Conclusão: não é absorvida mas o Há mais bactérias onde há sim reflectida. mais Oxigénio. o Os locais onde existe mais oxigénio, a taxa fotossintética é superior, já que o O2 é um produto. o Radiações azul e vermelho são as mais eficazes para a fotossíntese 8
  9. 9. 08-03-2009 Espectro de absorção:capacidade de absorção de uma radiação, por um pigmento em função do respectivo comprimento de onda Espectro da acção da fotossintese: eficiência fotossintética em função do comprimento de onda das radiações absorvidas. Se colocarmos plantas num quarto iluminado somente com luz verde, elas morrem. • Experiências de Graffon, 1951 • Actividade 3 – página100, 101 • A uma suspensão de algas, fortemente iluminada, foi • “Como se processa a fornecido dióxido de carbono radioactivo ( 14CO2). Após uma hora de iluminação, as algas foram colocadas na fotossíntese?” obscuridade, verificando-se que o CO2 continuava a ser absorvido durante 15 a 20 segundos. • Se a iluminação inicial não se fizer durante pelo menos uma hora, a incorporação de CO2 cessa assim que se transferem as algas para a obscuridade. – Para que se inicie o processo fotossintético, é necessário luz? – A incorporação de CO2 depende directamente da acção da luz? 9
  10. 10. 08-03-2009 1- H20 3- CO2 4- NADP+ 5- ATP • A captação de CO2 que intervém na formação de substâncias orgânicas continua a realizar-se durante algum tempo na obscuridade, se tiver ocorrido iluminação prévia suficiente. • A luz é necessária para iniciar o processo fotossintético que poderá continuar a decorrer durante alguns 02 C 6 H1206 120 segundos na ausência dela. • 2 Fases: –Fase Fotoquímica –Fase Química ou Ciclo de Calvin –Ficha de Trabalho: fases da fotossíntese 10
  11. 11. 08-03-2009 • Fase Fotoquímica - animação 1. Os fotões absorvidos pela clorofila a 3. O Fotossistema I (P700) também perde provocam a excitação da molécula que electrões depois da incidência dos fotões perde electrões e por isso fica oxidada. de luz. No entanto, os electrões são repostos pelo fluxo de electrões gerado 2. A clorofila oxidada necessita de captar pelo Fotossistema II. electrões para compensar a perda. A sua instabilidade permite a lise da molécula 4. A fotólise da H2O está associada ao da água que funciona como dador de Fotossistema II. electrões, decompondo-se em H, O e 5. O O2 libertado provém da H2O. electrões. 11
  12. 12. 08-03-2009 6. A energia para a produção de ATP 9. Este processo denomina-se provém do fluxo de electrões, cujo nível fotofosforilação acíclica porque: energético vai diminuindo, pois a energia – Fotofosforilação: corresponde à fosforilação é utilizada para transformar ADP em ATP da molécula de ADP, transformando-a em ATP, com intervenção de fotões/ energia por fosforilação. luminosa. 7. O aceitador final de electrões é o NADP+ – Acíclica: o fluxo inicia-se no Fotossistema II, que, ao receber electrões, fica reduzido passa pelo Fotossistema I e termina no na forma de NADPH. aceitador final: NADP+. 8. O dador inicial de electrões é a H2O. Membrana dos tilacóides: 10. A Energia luminosa é transformada em Energia química quando os fotões excitam as moléculas de clorofila a e esta fica oxidada. H+ NADPH ATP 12
  13. 13. 08-03-2009 H+ H+ H+ H+ H+ Fotofosforilação Cíclica e acíclica - H+ H+ animação • Também pode ocorrer fosforilação cíclica, mas só ocorre excitação das clorofilas do A- Fixação CO2 Fotossistema I. B- Produção açucares C- Regeneração RuDP • Os electrões são transferidos para o aceitador primário, mas não são transportados até ao NADP+ - regressam às clorofilas do Fotossistema I. • Aqui só há síntese de ATP e não de NADPH. 13
  14. 14. 08-03-2009 1. Fotólise da água 1. O Ciclo de Calvin/ fase química tem 3 fases: 2. Oxidação da clorofila a A. Fixação do CO2. 3. Fluxo de electrões e fosforilação do ADP B. Redução do PGA (ácido fosfoglicérico) 4. Redução do NADP+ a NADPH. C. Regeneração do aceitador de CO2 (RuDP – Ribulose Difosfato) • Produtos: – ATP – NADPH Estroma: Fase fotoquímica Fase química • Energia luminosa é • Fixação CO2 convertida em energia • Fosforilação dos química (ATP) substratos pelos ATP • Oxidação da água • Redução dos substratos • Redução de NADP+ a pelos NADPH NADPH • Síntese de compostos • Fosforilação do ADP orgânicos formando-se ATP Biossíntese de outras moléculas 14
  15. 15. 08-03-2009 EXCITAÇÃO DA CLOROFILA E FLUXO DE ELECTRÕES • Usada na síntese sacarose que será ATRAVÉS DA CADEIA distribuída para todos os órgãos da planta. TRANSPORTADORA DE ELECTRÕES OXIDAÇÃO DA CLOROFILA REDUÇÃO DE NADP+ • Polimerizada em glícidos mais complexos, FLUXO DE ELECTRÕES FOTÓLISE DA como por exemplo o amido (actividade 2 da pág. ÁGUA: ATRAVÉS DA CADEIA TRANSPORTADORA DE DADOR PRIMÁRIO 106) ELECTRÕES FOTOFOSFORILAÇÃO DE ELECTRÕES CICLO DE CALVIN • Semelhanças • Diferenças • Síntese de compostos orgânicos a partir de • fotossíntese – fonte energia é compostos inorgânicos a luz • 1ª etapa – produção de • Quimiossíntese – fonte energia ATP e NADPH a oxidação de compostos minerais como NH3 e H2S • 2ª etapa – produzam compostos orgânicos a partir do CO2, do poder Ficha de trabalho nº 3.doc redutor do NADPH e da energia contida ATP Bactérias sulfurosas 15
  16. 16. 08-03-2009 • filme • ATP – Energia? • Fotossíntese - mapa de conceitos.pdf • Sumário – página 107 ATP- forma comum de circulação de energia Fórmula estrutural da molécula: • A hidrólise do ATP liberta energia adenina Reacção exoenergética • A síntese do ATP consome energia Reacção endoenergética Transferência de energia de uma ribose reacção para outra: fosfato fosfato fosfato ATP + H2O ADP + P + energia Fosforilação do substrato Desfosforilação do substrato 16

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