COLÉGIO ESTADUAL HELENA KOLODY E.M.P. TERRA BOA - PARANÁ Professora Leonilda Brandão da Silva E-mail: leonildabrandaosilva@gmail.com http://professoraleonilda.wordpress.com/
METABOLISMO ENERGÉTICO DAS CÉLULAS FOTOSSÍNTESE e QUIOMIOSSÍNTESE CAPÍTULO 11 p. 124 Leitura texto introdutório
PROBLEMATIZAÇÃO Qual a importância das plantas para o homem? Quais os seres vivos que realizam fotossíntese? O que a planta produz ao realizar a fotossíntese? Quais os produtos da fotossíntese? Do que ela precisa para realizar a fotossíntese? Quais as etapas da fotossíntese? De que substância se origina o OXIGÊNIO liberado durante a fotossíntese? Qual a diferença entre fotossíntese e quimiossíntese?
Visão geral da fotossíntese - p.125 1 Na fotossíntese, as moléculas de gás carbônico e de água são transformadas em açúcares com a utilização da energia luminosa. O processo pode ser resumido pela equação: 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Luz Clorofila
É a síntese de carboidratos a partir de água (H 2 O) e dióxido de carbono (CO 2 ) utilizando como fonte a energia luminosa, que é absorvida pela clorofila, e transformada em energia química, liberando O 2.
É o principal processo autotrófico e é realizado pelos seres clorofilados: plantas, algas, cianobactérias. Importância seres fotossintetizantes: - São a base da maior parte das cadeias alimentares; - Produzem o oxigênio, mantendo esse gás na atmosfera em concentrações adequadas à vida.
ORIGEM DO OXIGÊNIO Experimentos realizados comprovam que o oxigênio (O 2 ) liberado durante a fotossíntese provém da água, e não do gás carbônico. Por isso, uma equação balanceada e mais coerente é a seguinte: 6CO 2 + 12H 2 O Luz Clorofila C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O
Nos eucariontes, a fotossíntese ocorre nos cloroplastos. Nos procariontes, como as cianobactérias, a fotossíntese ocorre na membrana e no citosol.
Ler texto Fotossíntese: o início das descobertas p. 125
CLOROFILA E ABSORÇÃO DE LUZ A luz é uma onda eletromagnética como as ondas de rádio e de tv, as micro-ondas, os raios infravermelhos, ultravioleta, raio X e raio gama. As ondas transmitem energia. A luz corresponde a uma parte da energia transmitida pelo Sol e se diferencia das outras ondas por sua frequência e seu comprimento de onda.
A luz branca é formada de vários comprimentos de ondas, registrados por nossos olhos com cores s. É o que ocorre quando observamos o arco-íris ou quando a luz branca atravessa um prisma. O conjunto de cores que forma a luz branca é chamado de espectro da luz visível.
1 2 3 4 5 6 7 Rádio Micro -ondas Infra- Vermelho Ultra- Violeta Raio-X Raio Gama Espectro da luz visível
Da mesma forma que nossos olhos só percebem certos comprimentos de ondas (não vemos o ultravioleta), as moléculas da clorofila só absorvem certos tipos de luz. Elas absorvem bem as luzes vermelhas, laranja, azul e violeta, e refletem grande parte do verde. A cor verde que vemos nas plantas é justamente o reflexo dessa luz não absorvida. Por meio de experimentos ficou provado que ocorre mais fotossíntese nas regiões iluminadas pelo vermelho e pelo azul.
VÍDEO: FOTOSSÍNTESE
A fotossíntese ocorre em duas etapas: - Fotoquímica ou fase clara: há necessidade de energia luminosa. Ocorre nos tilacóides. - Química ou fase escura: não precisa de luz, mas sim dos produtos formados na 1ª fase. Ocorre no estroma.
ETAPA FOTOQUÍMICA OU FASE CLARA Essa denominação vem do fato de que a energia luminosa é absorvida pela clorofila e armazenada nas moléculas de ATP. Além disso, a luz promove a transformação da água em H e O. O oxigênio é liberado pela planta, mas o H e a energia do ATP serão usados na fase escura p/ transformar o CO 2 em glicose. Ocorre nos tilacoides.
ESTROMA GRANUM TILACÓIDE
Luz H 2 O CO 2 C L O R O P L A S T O Etapa I FOTOQUÍMICA Tilacóide ATP NADPH 2 Etapa II QUÍMICA E S T R O M A O 2 C 6 H 12 O 6 Glicose
ETAPA QUÍMICA OU FASE ESCURA Também chamada ciclo de Calvin, ocorre no estroma. Por meio de uma série de reações químicas, são sintetizados glicídios, a partir do CO 2 e dos hidrogênios produzidos na fase luminosa. Recebe o nome de fase escura não porque obrigatoriamente ocorra no escuro, mas porque não depende da luz, e sim dos hidrogênios e da energia do ATP produzidos na etapa química. A conversão do CO 2 em um glicídio é chamada fixação do carbono.
VÍDEO: FASES DA FOTOSSÍNTESE
3 Velocidade da fotossíntese - p.128 INFLUÊNCIA DA LUZ: A velocidade da fotossíntese pode ser calculada medindo a quantidade de oxigênio liberada. Qdo está no escuro, a planta não está realizando fotossíntese, mas está respirando: ela consome O 2 em vez de produzi-lo. Durante o dia quando a intensidade da luz é maior, a produção de O 2 torna-se maior que o consumo e o que sobra é liberado para a atmosfera. A produção de O 2 cresce até determinado valor da intensida de luminosa, a partir daí, não se altera mais, mesmo que a luminosidade aumente. Esse é o ponto de saturação luminosa. Conclusão: a planta respira o tempo todo, mas, durante o dia qdo a intensidade da luz é maior q o ponto de compensação, a produção de O 2 torna-se maior q o consumo; o que sobra é liberado para atmosfera.
INFLUÊNCIA DO GÁS CARBÔNICO: A concentração de CO 2 na atmosfera (0,03%) é um fator importante na limitação da velocidade da fotossíntese de uma planta bem iluminada. Aumentando a concentração de CO 2 aumenta a velocidade até que a luz ou outro fator passem a ser limitante. INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA: O aumento da temperatura acelera as reações químicas da fase escura, mas influencia pouca a fase luminosa. Se a planta estiver bem iluminada a elevação da temperatura, aumenta a velocidade da fotossíntese até determinado ponto, a partir dele o calor desnatura as enzimas, a pode levar a planta a morte.
Certas bactérias que vivem no solo são capazes de sintetizar substâncias orgânicas a partir de CO 2, H 2 O e outras substâncias inorgânicas sem utilizar energia luminosa. Elas provocam a oxidação de subsâncias minerais (amônia, enxofre, sais de ferro, etc.) e aproveitam a energia liberada para sintetizar açúcares.
- Comparada a fotossíntese, a quimiossíntese representa uma fração muito pequena do processo de produção de cadeias carbônicas. - Entretanto, tem importância no Ciclo do Nitrogênio, onde algumas bactérias quimiossintetizantes promovem a reciclagem do nitrogênio dos organismos mortos.
PROBLEMATIZAÇÃO Qual a importância das plantas para o homem? Quais os seres vivos que realizam fotossíntese? O que a planta produz ao realizar a fotossíntese? Quais os produtos da fotossíntese? Do que ela precisa para realizar a fotossíntese? Quais as etapas da fotossíntese? De que substância se origina o OXIGÊNIO liberado durante a fotossíntese? Qual a diferença entre fotossíntese e quimiossíntese?
ATIVIDADES 1) Qual a importância das plantas para o ser humano? (3) 2) Que grupos de seres vivos realizam a fotossíntese? (1) 3) Explique o processo da fotossíntese. (3) 4) Qual é a equação química mais coerente para a fotossíntese? (2) 5) Quais os reagentes do processo da fotossíntese?(2) 6) Quais os produtos da fotossíntese? (2)
07) De que substância se origina o oxigênio liberado durante a fotossíntese? (1) 08) Quais as etapas da fotossíntese?(1) 09) Diferencie etapa Fotoquímica e Química.(4) 10) Em que regiões do cloroplasto ocorrem as etapas Fotoquímica e Química nos eucariontes?(2) 11) Quais os fatores que podem influenciar na velocidade da fotossíntese? (2) 12) Qual a diferença entre fotossíntese e quimiossíntese?(1)
ATIVIDADES: Aplique seus conhecimentos 1 a 19 (exceto 2, 9, 10, 16) pág. 130 a 133
1) A energia não pode ser criada nem destruída mas uma forma de energia pode ser transformada em outra. Nos cloroplastos ocorre uma conversão de energia que não acontece nas mitocôndrias ou em nenhuma outra estrutura de célula eucariota. Explique que conversão e essa? R: É a conversão da energia luminosa em energia química.
3) Os seres autotróficos podem ser agrupados em fotossintéticos e quimiossintéticos. A diferença básica entre os dois processos de produção de alimento está no tipo de energia utilizada pelo organismo. Explique essa diferença? R: Na fotossíntese a fonte de energia é a luz. Na quimiossíntese a energia é produzida por certas reações químicas em que ocorre a oxidação de compostos minerais do ambiente.
4) (VUNESP) A produção de açúcar poderia ocorrer, independentemente da etapa fotoquímica da fotossíntese, se os cloroplastos fossem providos com um suplemento constante de: a) Clorofila. b) ATP e NADPH 2. c) ADP e NADP. d) Oxigênio. e) Água.
5) O CO 2 tem a propriedade de formar uma película esbranquiçada na superfície da água de cal (solução de hidróxido de cálcio) ou de torná-la leitosa quando borbulhado em seu interior, formando o carbonato de cálcio. Colocando frascos com solução de água e cal como: frasco 1- com plantas aquáticas; frasco 2 com animais pequenos; frasco 3 sementes de feijão germinado; e deixados em ambiente escuro durante 10 horas, deve-se esperar que: a) Os três frascos tornem-se leitosos b) Apenas o frasco 1 fique leitoso. c) Apenas o frasco 2 fique leitoso. d) Apenas o frasco 3 fique leitoso. e) Apenas dois deles fiquem leitosos.
6) (UFRGS) A reação química abaixo está relacionada à origem de vários produtos. 6 CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 Considere os produtos citados a seguir. 1 - álcool combustível. 2 - petróleo. 3 - papel higiênico. 4 - óleo de soja. 5 - pão. Quais desses produtos têm sua origem relacionada com a equação apresentada acima? a) Apenas 1 e 2. b) Apenas 3 e 4. c) Apenas 1, 4 e 5. d) Apenas 2, 3 e 5. e) 1, 2, 3, 4, e 5
7) (PUC-SP) Considere as seguintes etapas referentes ao metabolismo energético: I. consumo de gás carbônico II. utilização da água como fonte de hidrogênio III. liberação de gás carbônico IV. liberação de oxigênio Pode-se afirmar que a) uma planta realiza I, II, III e IV b) uma planta realiza apenas I e II. c) uma planta realiza apenas I, II e IV. d) um animal realiza I, II, III e IV. e) um animal realiza apenas III e IV.
8) (UFPI-modificada) A fotossíntese ocorre em dois estágios: 1) as reações de transdução de energia ou reações luminosas; 2) as reações de fixação de carbono ou reações de escuro. Vários processos ocorrem no decorrer dessas reações. Analise as sentenças abaixo, com relação às duas reações, e assinale V, para as verdadeiras, ou F, para as falsas. 1 (V) Nas reações de transdução de energia, a energia luminosa é absorvida pelas moléculas de clorofila a na membrana do tilacoide e é usada indiretamente como força para a síntese de ATP. 2 (V) Nas reações de transdução de energia, a água é quebrada em gás oxigênio e em átomos de hidrogênio (elétrons e prótons). Os elétrons são, então, capturados pelo NADP+ e H+, produzindo NADPH. 3 (F) Nas reações de fixação de carbono, que ocorre na membrana dos tilacóides, os açúcares são sintetizados, a partir do dióxido de carbono e do hidrogênio transportado pelo NADPH. 4 (F) Nas reações de fixação do carbono, ocorre uma série de reações conhecidas como ciclo de Calvin; nele, o CO 2 é fixado através de uma via de dois carbonos.
11) A fotossíntese é um processo de formação de matéria orgânica, a partir da água e do gás carbônico, e exige luz para que se realize. Este processo é realizado pelos seres vivos que possuem em suas células pigmentos fotossintetizantes, como a clorofila. A respeito deste processo, é correto afirmar. a) A fotossíntese apresenta duas fases: a de claro ocorre nos cloroplastos e a de escuro ocorre nas mitocôndrias. b) Ao final do processo fotossintético, a planta produzirá nitrogênio, água e oxigênio. c) Na fotossíntese, a fase fotoquímica (reação de claro) ocorre nas partes clorofiladas dos cloroplastos e consiste em duas etapas: a fotólise da água que libera O 2 e a fotofosforilação q produz ATP d) A fotossíntese ocorre exclusivamente no cloroplasto, a fase de claro acontece no estroma e a fase de escuro acontece na grana, que é rica em clorofila. e) O objetivo principal da fotossíntese é manter estável a quantidade de oxigênio do planeta, um processo realizado exclusivamente pelas plantas.
12) (PUC-SP) Qual das afirmativas abaixo está correta com relação ao ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico) e ao ciclo de Calvin (fases escuras)? A) Ambos produzem ATP e NADH. B) Ambos são capazes de produzir oxigênio. C) Ambos ocorrem no citoplasma celular. D) Ambos necessitam de NADH em suas reações enzimáticas. E) Ambos utilizam enzimas localizadas na matriz de organelas.
13) (Fuvest-SP) Em determinada condição de luminosidade (ponto de compensação fótico), uma planta devolve para o ambiente, na forma de gás carbônico, a mesma quantidade de carbono que fixa, na forma de carboidrato, durante a fotossíntese. Se o ponto de compensação fótico é mantido por certo tempo, a planta: a)morre rapidamente, pois não consegue o suprimento energético de que necessita. b)continua crescendo, pois mantém a capacidade de retirar água e alimento do solo. c)continua crescendo, pois mantém a capacidade de armazenar o alimento que sintetiza. d)continua viva, mas não cresce, pois consome todo o alimento que produz
14) A aplicação de CO 2 no cultivo de vegetais vem sendo utilizada desde o final do século passado. Analise este gráfico, em que estão representados resultados da aplicação e da não aplicação desse método numa determinada plantação: Considerando-se as informações desse gráfico e outros conhecimentos sobre o assunto, é CORRETO afirmar que a) a aplicação de CO 2 aumenta a produção de matéria orgânica. b) a aplicação de CO 2 retarda o crescimento e o desenvolvimento das plantas. c) a atividade fotossintética independe da concentração de CO 2 e da temperatura. d) a maior atividade fotossintética ocorre nas horas mais quentes do dia.
15) (UFAL) Vida demanda energia. Sem energia, a organização característica dos seres vivos não consegue se manter. Com relação a esse tema, analise as proposições a seguir. 1)Na quimiossíntese, a energia utilizada na formação de compostos orgânicos provém da oxidação de substâncias inorgânicas 2)Na fotofosforilação, a energia luminosa do Sol, captada pelas moléculas de clorofila, organizadas nas membranas dos tilacoides, é transformada em energia química 3)Na fermentação, há liberação de energia suficiente para a síntese de duas moléculas de ATP 4)Ao final do ciclo de Krebs, os elétrons energizados e os íons H+ produzidos são utilizados para constituir ATP, na cadeia respiratória Está(ão) correta(s): a) 1, 2 e 4 apenas. b) 2 e 3 apenas. c) 1, 3 e 4 apenas. d) 1, 2, 3 e 4 e) 2 apenas.
17) Certas espécies de algas são capazes de absorver rapidamente compostos inorgânicos presentes na água, acumulando-os durante seu crescimento. Essa capacidade fez com que se pensasse em usá-las como biofiltros para a limpeza de ambientes aquáticos contaminados, removendo, por exemplo, nitrogênio e fósforo de resíduos orgânicos e metais pesados provenientes de rejeitos industriais lançados nas águas. Na técnica do cultivo integrado, animais e algas crescem de forma associada, promovendo um maior equilíbrio ecológico. SORIANO, E. M. Filtros vivos para limpar a água. Revista Ciência Hoje. V. 37, nº- 219, 2005 A utilização da técnica do cultivo integrado de animais e algas representa uma proposta favorável a um ecossistema mais equilibrado porque A) os animais eliminam metais pesados, que são usados pelas algas para a síntese de biomassa. B) os animais fornecem excretas orgânicos nitrogenados, que são transformados em gás carbônico pelas algas. C) as algas usam os resíduos nitrogenados liberados pelos animais e eliminam gás carbônico na fotossíntese, usado na respiração aeróbica. D) as algas usam os resíduos nitrogenados provenientes do metabolismo dos animais e, durante a síntese de compostos orgânicos, liberam oxigênio para o ambiente E) as algas aproveitam os resíduos do metabolismo dos animais e, durante a quimiossíntese de compostos orgânicos, liberam oxigênio para o ambiente.
18) Um molusco, que vive no litoral oeste dos EUA, pode redefinir tudo o que se sabe sobre a divisão entre animais e vegetais. Isso porque o molusco (Elysia chlorotica) é um híbrido de bicho com planta. Cientistas americanos descobriram que o molusco conseguiu incorporar um gene das algas e, por isso, desenvolveu a capacidade de fazer fotossíntese. É o primeiro animal a se alimentar apenas de luz e CO 2, como as plantas. GARATONI, B. Superinteressante. Edição 276, mar. 2010 (adaptado). A capacidade de o molusco fazer fotossíntese deve estar associada ao fato de o gene incorporado permitir q ele passe a sintetizar A) clorofila, que utiliza a energia de carbono para produzir glicose. B) citocromo, que utiliza a energia da água para formar oxigênio. C) clorofila, que doa elétrons para converter CO 2 em oxigênio. D) citocromo, que doa é da energia luminosa para produzir glicose. E) clorofila, q transfere a energia de luz para compostos orgânicos
19) (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 água e gás carbônico (CO2), 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.