Figura 1 Fotossíntese Fonte: Alunos online

Transcrição

1 FOTOSSÍNTESE Figura 1 Fotossíntese Fonte: Alunos online CONTEÚDOS Evolução da composição da atmosfera terrestre Processo da fotossíntese Representação química da fotossíntese Importância da fotossíntese para os seres vivos AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS A atmosfera terrestre sempre foi a mesma? As atividades exercidas pelo homem vêm colaborando para o acréscimo de gases na atmosfera da Terra, como dióxido de carbono (CO 2), metano (CH 4) e os clorofluorcarbonos 1 (CFCs). Esses gases, ainda que em pequenas concentrações, têm importância significativa na química da atmosfera, pois alguns são causadores do efeito estufa, outros destroem a camada de ozônio e alguns CFCs apresentam ambas propriedades com altíssima intensidade. Controlar a emissão de gases que vêm causando problemas ambientais é uma preocupação atual, pois sabe-se que as vidas das espécies estão comprometidas se algo não for feito para controlar ou reverter a situação. 1 Clorofluorcarbono (CFC): é um composto que apresenta átomos de carbono, cloro e flúor em sua estrutura. 1

2 Por outro lado, com seus 4,5 bilhões de anos aproximadamente, sabe-se que a composição atmosférica do planeta nem sempre foi a mesma. Observe a composição química da atmosfera terrestre, em porcentagem, antes do aparecimento de vida no planeta e a atual. Gás Composição provável antes do Composição atual aparecimento de vida no planeta (%) (%) CO ,035 N 2 1,9 79 O 2 Traços 21 Argônio 0,1 1,0 Comparando-se as composições, pode-se afirmar que a atmosfera apresentava propriedades químicas totalmente diferentes. Antes do aparecimento de vida, além desses gases, sabe-se que ela era rica em hidrogênio (H 2), metano (CH 4) e amônia (NH 3), sendo que essas duas últimas substâncias, eram transformadas fotoquimicamente 2 em nitrogênio (N 2) e dióxido de carbono (CO 2), pois o planeta sofria incidência intensa de radiação solar, com doses altas de radiação ultravioleta (UV), já que o Sol era em torno de 40 % mais ativo do que é hoje e também não havia tanto oxigênio para atuar como filtro dessa radiação. Os seres vivos que habitavam a Terra nessa época (bactérias), produziam a energia através da fermentação anaeróbica (sem necessidade de oxigênio). Com a evolução, alguns organismos desenvolveram sistemas mais eficientes para a produção de energia, utilizando água (H 2O), dióxido de carbono (CO 2) e luz solar. Passam a surgir os primeiros seres fotossintetizantes. O processo da fotossíntese De maneira bastante simplificada, a fotossíntese apresenta duas etapas, uma dependente da luz, chamada etapa fotoquímica e outra independente da luz, chamada etapa química. Para que ocorra a etapa fotoquímica, os vegetais apresentam uma organela especial, o cloroplasto, onde se encontra a clorofila, que tem a capacidade de absorver a energia luminosa. 2 Pela ação da luz do Sol 2

3 Figura 2 Células vegetais apresentando cloroplastos Fonte: Wikipédia Essa energia é usada para converter o dióxido de carbono (CO 2) e água (H 2O) em carboidratos, que são os alimentos para as plantas. Atenção Carboidrato é um nutriente que fornece energia para as células. Quimicamente, são compostos constituídos por átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), podendo apresentar ainda, átomos de nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S). A proporção entre os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio é de 1:2:1. De acordo com a quantidade de átomos de carbono em suas moléculas, os carboidratos podem ser divididos em: Monossacarídeos: Apresentam de 3 a 7 carbonos em sua estrutura: glicose, frutose e galactose. Figura 3 Exemplos de monossacarídeos Fonte: Fundação Bradesco 3

4 Dissacarídeos: Resultado da combinação de dois monossacarídeos: sacarose, maltose e lactose. Figura 4 Exemplos de dissacarídeos Fonte: Fundação Bradesco Polissacarídeos: Moléculas formadas através da união de vários monossacarídeos. Alguns apresentam em sua fórmula átomos de nitrogênio e enxofre: amido e celulose. Figura 5 Exemplos de polissacarídeos Fonte: Fundação Bradesco 4

5 Figura 6 Representação da fotossíntese Fonte: Wikipédia Como uma equação matemática, podemos representar de forma esquemática a reação da fotossíntese: gás carbônico + água + energia solar glicose + oxigênio Atenção CO2 + H2O + energia solar C6H12O6 + O2 No processo de fotossíntese, além da glicose, que é o alimento das plantas, o outro produto é o oxigênio. Na linguagem comum, alimento e nutrientes são sinônimos, mas é importante lembrar que, o alimento fornece energia. Os nutrientes são essenciais para o desenvolvimento dos vegetais e estão presentes no solo, esses são complementos, já que as plantas não sobrevivem alimentando-se somente de sais. Há de se ressaltar que, ao contrário do que muitos pensam, o oxigênio produzido provém da água, já que o dióxido de carbono é transformado na glicose. A equação química completa da fotossíntese é: 5

6 Atenção Em uma equação química 3, o número antes das fórmulas das substâncias é conhecido como coeficiente estequiométrico. Ele representa a proporção entre as substâncias participantes em uma reação química. Adaptação dos seres e mudança da composição da atmosfera Mesmo não podendo sobreviver em um ambiente rico em oxigênio, as bactérias fotossintetizantes se adaptaram provocando uma mudança drástica na composição da atmosfera, isso ocorreu há, mais ou menos, dois bilhões de anos atrás. Outros seres adaptados e desenvolvidos surgiram, até que com o processo da fotossíntese, a atmosfera terrestre atingiu a concentração de 21 % de oxigênio. Mas então, temos uma pergunta intrigante: Por que apareceram os organismos fotossintetizantes, se o oxigênio era prejudicial à eles? Estudos mostram que esse processo fornece cerca de 16 vezes mais energia aos organismos do que a fermentação, sendo assim, com esse processo, os organismos tinham um ganho energético, contudo, sofriam com a toxidade de um do produto da fotossíntese, o oxigênio. Com o aumento de oxigênio na atmosfera, muitas espécies foram extintas e outras se retiraram para ambientes mais profundos no solo e nas águas, onde as condições anaeróbicas permaneceram e onde os seus descendentes estão até os dias de hoje. Outros organismos se adaptaram de forma diferente e aprenderam a utilizar essa abundante substância. Estes organismos são os aeróbicos, entre os quais estão os nossos ancestrais. O oxigênio presente hoje na atmosfera é, portanto, proveniente da fotossíntese, mas ao contrário do que muitos pensam, não são os vegetais como árvores e arbustos os principais responsáveis pela sua produção. A maior parte do oxigênio que respiramos é produzido no mar e nos oceanos, pelas algas e bactérias fotossintetizantes. Isso é fácil de entender: a superfície do planeta é formada por oceanos muito mais do que por terra, e nos oceanos não há sombra, exceto a das nuvens, portanto a incidência de luz solar é intensa. 3 Equação química: representação de uma reação química, na qual as substâncias são indicadas pelas suas fórmulas químicas. A proporção entre reagentes e produtos em uma equação é representada pelo coeficiente estequiométrico. 6

7 Figura 7 Terra, único planeta que possui vida Fonte: Mundo educação ATIVIDADES 1. Consulte a tabela que apresenta a composição química da atmosfera antes do aparecimento de vida no planeta e a composição atual. Explique o que significa traços de oxigênio, antes do aparecimento de vida no planeta. 2. Há mais ou menos 2,5 bilhões de anos alguns seres que produziam energia por fermentação se adaptaram e passaram a realizar a fotossíntese, mesmo sendo sacrificante para eles. O que justifica essa mudança na forma de produzir energia para a sua sobrevivência? 7

8 3. Sobre as afirmações a seguir, assinale as verdadeiras. a) Os seres primitivos que habitavam o planeta produziam energia por fermentação anaeróbica. b) A fotossíntese é o processo que permitiu que a concentração de oxigênio no planeta chegasse aos índices atuais. c) O oxigênio produzido vem do dióxido de carbono capturado pelas plantas na fotossíntese. d) As plantas não precisariam realizar a fotossíntese já que os nutrientes podem ser repostos no solo na forma de fertilizantes. e) A glicose é um carboidrato produzido na fotossíntese e serve como alimento das plantas. 4. (ENEM 2009) A fotossíntese é importante para a vida na Terra. Nos cloroplastos dos organismos fotossintetizantes, a energia solar é convertida em energia química que, juntamente com a água e gás carbônico (CO 2), é utilizada para a síntese de compostos orgânicos (carboidratos). A fotossíntese é o único processo de importância biológica capaz de realizar essa conversão. Todos os organismos, incluindo os produtores, aproveitam a energia armazenada nos carboidratos para impulsionar os processos celulares, liberando CO 2 para a atmosfera e água para a célula por meio da respiração celular. Além disso, grande fração dos recursos energéticos do planeta, produzidos tanto no presente (biomassa) como em tempos remotos (combustível fóssil), é resultante da atividade fotossintética. As informações sobre obtenção e transformação dos recursos naturais por meio dos processos vitais de fotossíntese e respiração, descritas no texto, permitem concluir que a) o CO 2 e a água são moléculas de alto teor energético. b) os carboidratos convertem energia solar em energia química. c) a vida na Terra depende, em última análise, da energia proveniente do Sol. d) o processo respiratório é responsável pela retirada de carbono da atmosfera. e) a produção de biomassa e de combustível fóssil, por si, é responsável pelo aumento de CO 2 atmosférico. 5. Para organizar as principais ideias sobre a fotossíntese resolva a cruzadinha. Mas antes, não deixe de realizar a leitura complementar, pois há algumas informações importantes para resolvê-la com êxito. Caso necessário, faça outras pesquisas e consulte as indicações sugeridas mais adiante. 8

9 Horizontal 2. Causa o efeito estufa e destrói a camada de ozônio. 4. Carboidrato formado por 3 a 7 átomos de carbono. 5. Alimento da planta produzido na fotossíntese. 7. Principais seres que produzem o oxigênio por meio da fotossíntese. 8. Processo pelo qual permitiu-se que o oxigênio atingisse a concentração atual. 9. Substância essencial para os seres vivos produzido na fotossíntese. 11. Nutriente que fornece energia para os seres vivos. Vertical 1. Todo o oxigênio formado na fotossíntese é proveniente da. 3. Processo pelo qual os seres vivos primitivos produziam energia. 6. Presente nos cloroplastos, que são responsáveis pela absorção da luz na fotossíntese. 10. Energia utilizada pelas plantas na fotossíntese. 9

10 LEITURA COMPLEMENTAR Por que as folhas das plantas são verdes? A luz do Sol apresenta todos os comprimentos de ondas visíveis, por isso é chamada de luz branca. A luz é utilizada pelas plantas na etapa fotoquímica da fotossíntese, quando as moléculas de clorofila absorvem a energia luminosa. A clorofila está presente nos cloroplastos dos vegetais, que absorvem a energia do Sol e a converte em energia química. A cor do pigmento 4 fotossintetizante (clorofila) depende das faixas do espectro da luz visível que ele absorve ou reflete. 4 Pigmento: substância colorida 10

11 A clorofila, que dá a cor verde característica da maioria dos vegetais, absorve muito bem a luz, nas faixas do vermelho e do violeta, refletindo a luz verde. Como a luz refletida é a que atinge os nossos olhos, essa é a cor que vemos. Figura 8 Espectro da luz visível Fonte: Só Biologia Para saber mais sobre as cores dos objetos consulte Por que é que conseguimos ver as cores dos objetos. O texto é claro e objetivo, assim você entenderá melhor a decomposição da luz branca, a absorção e reflexão das cores. Os vegetais produtores A glicose produzida pelas plantas e algumas bactérias fotossintetizantes é a base da cadeia alimentar, que é a cadeia de passagem de alimentos de uns seres para os outros. Os produtos da fotossíntese alimentam diretamente alguns animais, os vegetarianos e, indiretamente, os animais que se alimentam de outros animais, os carnívoros. O processo de produção de alimentos ocorre por uma série de reações de síntese que consomem energia. As plantas conseguem sintetizar matéria orgânica, pois são capazes de utilizar a fonte de energia externa, a luz. Como além da glicose, produz-se o oxigênio, que é utilizado por todos os seres vivos que respiram, praticamente todas as formas de vida na Terra são dependentes das substâncias químicas produzidas pela atividade fotossintética dos vegetais. INDICAÇÕES Para saber mais sobre a fotossíntese, consulte o site Só Biologia, segue o link disponível em: 11

12 O texto Justiça seja feita, de forma lúdica, explana mais sobre o assunto. Consulte-o! Disponível em: Sobre a decomposição da luz branca e as cores dos objetos, não deixe de ler o texto Por que é que conseguimos ver as cores dos objetos. REFERÊNCIAS ALUNOS ONLINE. FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Fotossíntese. Disponível em: < Acesso em: 15 fev h55min. EXPLICATORIUM. O espectro da luz visível. Disponível em: < Acesso em: 25 fev h10min. INEP. Enem 2009, prova azul, questão 10. Brasília: MEC/INEP, JARDIM F. Wilson. A evolução da atmosfera terrestre. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, vol. 1, p. 5-8, maio MUNDO EDUCAÇÃO. Terra, único planeta que possui vida. Disponível em: < Acesso em: 24 fev h20min. SHIREVER F. Durval [et al]. Química inorgânica. 4ª edição, Porto Alegre: Bookman, SÓ BIOLOGIA. Pigmentos fotossintetizantes. Disponível em: < Acesso em: 26 fev h25min. WIKIPEDIA. DREPS Thomas. Células vegetais apresentando cloroplastos. Disponível em: < Acesso em: 24 fev h. WIKIPEDIA. Representação da fotossíntese. Disponível em: < jpg>. Acesso em: 24 fev h30min. 12

13 GABARITO 1. Traços quer dizer que a concentração de oxigênio era pouco significativa, ou seja, quase não existia essa substância. 2. A fotossíntese é um processo que fornece muito mais energia que a fermentação, cerca de 16 vezes mais. Assim sendo, mesmo sendo sacrificante para os seres da época, a fotossíntese era energeticamente mais benéfica. 3. São verdadeiras as afirmações: a, b e e. A afirmação c é falsa, pois o oxigênio produzido vem totalmente da água. O dióxido de carbono é convertido em glicose. A afirmação d é falsa, pois nutriente não é o mesmo que alimento. Na fotossíntese é produzido o alimento para as plantas, a glicose. Os nutrientes complementam os alimentos, e são os sais minerais presentes no solo. Esses sais podem ser repostos pelos fertilizantes. 4. Alternativa C. Os carboidratos produzidos na fotossíntese são a base da cadeia alimentar, já que são os alimentos dos animais e, indiretamente, dos animais que se alimentam de outros animais, os carnívoros. Portanto, a vida na Terra, depende da energia do Sol. 5. Resposta da cruzadinha. 13