O documento descreve os principais conceitos e experiências relacionadas à fotossíntese. A fotossíntese envolve duas fases principais: a fase fotoquímica, na qual a luz é absorvida e usada para quebrar moléculas de água, liberando oxigênio e hidrogênio; e a fase química ou ciclo de Calvin, na qual o dióxido de carbono é fixado para produzir açúcares como a glicose. Experimentos com isótopos radioativos mostraram que o ox

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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