Obtenção de matéria pelos
seres autotróficos:
Fotossíntese
 Quimiossíntese
 
Biologia e Geologia – 10º ano
Relembrando…
 
Seres heterotróficos…
  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.
 
Seres autotróficos…
  Produzem
matéria orgânica a partir de matéria
mineral, utilizando uma fonte de energia externa.
Seres autotróficos
E que fonte de energia é essa???
 
Energia luminosa - FOTOSSÍNTESE
  Plantas,
algas, algumas bactérias (ex.
cianobactérias)
 
Energia química – QUIMIOSSÍNTESE
  (na
ausência de luz solar) Algumas bactérias (ex.
bactérias nitrificantes)
Fotossíntese
Processo em que seres vivos como as plantas, algas e alguns tipos de
bactérias (fotossintéticos), convertem a energia luminosa em energia
química (ATP), fixa o dióxido de carbono atmosférico em matéria orgânica,
libertando ainda oxigénio para a atmosfera.
Experiências que permitem compreender
melhor a fotossíntese
História da Ciência
- 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 partir do solo
Mas, no séc. XVII, Van Helmont realizou a seguinte experiência…
Conclusão tirada??
O aumento do peso resultou da adição de água e não do solo
Que variáveis não foram controladas??
Consumo e produção de gases atmosféricos.
Experiências que permitem compreender
melhor a fotossíntese
História da Ciência
Mais tarde, no séc. XVIII, Joseph Priestley realizou a seguinte experiência…
Ao fim e algum tempo a
chama extingue-se
Não havendo renovação de ar no
interior da campânula, o ratinho morre
ao fim de algum tempo
Na presença de uma
planta o ratinho sobrevive
Conclusão – as plantas renovam o ar!
Experiências que permitem compreender
melhor a fotossíntese
História da Ciência
Jan Ingenhousz, no séc. XVIII, identificou o gás libertado
Conclusão – Os seres autotróficos libertam oxigénio!
Mas de onde provêm esse oxigénio??
Da água (H2O) ou do dióxido de carbono atmosférico (CO2)??
Experiências que permitem compreender
melhor a fotossíntese
História da Ciência
Van Niel, 1930
-  Estudou bactérias sulfurosas
-  Produzem glicose
-  utilizam na fotossíntese H2S em vez de H2O
- 
Na presença de Luz libertam S (enxofre) e produzem compostos
orgânicos
-  Vivem em meios sem O2
Van Niel comparou a equação da quimiossíntese nas bactérias sulfurosas…
CO2 + 2H2S
CH2O + H2O + 2S
… com a equação geral da fotossíntese nas plantas:
CO2 + 2H2O
CH2O + H2O + O2
Pela sua teoria, o O2 tem origem na H2O e não no CO2
Experiências que permitem compreender
melhor a fotossíntese
História da Ciência
Calvin, 1941
-  Algas verdes Chlorella
-  Colocadas em H2O, em que o O é radioactivo (18O)
-  Iluminaram as algas
-  O O2 libertado da fotossíntese é 18O2
-  O oxigénio da glicose não é o radioactivo
Qual será, então, a origem do O2 libertado pelas plantas??
Tem origem na água e não no dióxido de carbono!
Experiências que permitem compreender
melhor a fotossíntese
História da Ciência
-  Então o Dióxido de Carbono é preciso para o quê???
Calvin, 1941
-  Algas verdes Chlorella
-  Colocadas em CO2, em que o C é radioactivo (14C2)
-  O C da glicose é radioactivo.
CONCLUSÃO:
O carbono do CO2 é necessário para formar os compostos orgânicos
Experiências que permitem compreender
melhor a fotossíntese
História da Ciência
Como se processa a fotossíntese?
Actividade do manual, página 76 e 77
Experiências de Graffon, 1951
-  A uma suspensão de algas, fortemente iluminada, foi fornecido dióxido de
carbono radioactivo (14CO2). Após uma hora de iluminação, as algas foram
colocadas na obscuridade, verificando-se que o CO2 continuava a ser
absorvido durante 15 a 20 segundos.
-  Se a iluminação inicial não se fizer pelo menos durante 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?
Sim, embora o processo possa decorrer alguns segundos na sua ausência.
A incorporação de CO2 depende directamente da acção da luz??
A captação de CO2 continua a realizar-se durante algum tempo na
obscuridade, se tiver ocorrido iluminação prévia suficiente.
Onde decorre a
fotossíntese?
Os pigmentos fotossintéticos são moléculas capazes de absorver
radiações luminosas, sendo essenciais para o processo fotossintético.
Clorofila – a (Verde-escuro); b (verde -amarelada); c; d
Carotenóides – xantófilas (amarelas); carotenos (laranja)
Onde decorre a
fotossíntese?
Onde decorre a
fotossíntese?
Em seres eucariontes realiza-se a nível dos CLOROPLASTOS.
Os pigmentos fotossintéticos localizam-se na membrana que
constitui os tilacóides (com enzimas e transportadores de
electrões).
O espaço membranar – tilacóides – ocorre a fase fotossintética
dependente da luz.
No estroma decorre a fase independente da luz
Actividade prática – manual página 72
Pigmentos
fotosintéticos
Análise e interpretação da actividade prática da página 72
Macerar as folhas
num almofariz com
acetona ou etanol
Filtrar a solução
de pigmentos
fotossintéticos
Verter o filtrado
e colocar papel
de filtro
Cromatografia
dos diferentes
pigmentos
fotossintéticos
Sucessivamente: clorofila a, clorofila b, xantófilas e carotenos
Qual a função dos pigmentos fotossintéticos?
Tem a função de absorver luz visível utilizada no processo fotossintético.
Mas dentro do espectro da luz visível, há diferentes comprimentos de
onda aos quais os pigmentos respondem de forma diferente…
Como captam os pigmentos fotossintéticos a energia luminosa?
Espectro da luz
visível
-  A luz propaga-se através
de partículas – Fotões
-  Quanto menor o
comprimento de onda,
maior a energia que
transportam.
-  Quando um electrão
absorve energia do fotão
passa do estado
fundamental ao estado
excitado – nível de energia
superior.
-  Quando o electrão
regressa ao estado
fundamental liberta essa
energia – calor ou
fluorescência.
Reacções de oxidação - redução
Perda de electrões
Ganho de electrões
Experiência de
Engelmann
- Espirogira (alga filamentosa)
-  Observação microscópica
-  preparação atravessada pela luz com prisma óptico
-  Suspensão de bactérias aeróbias (precisam de oxigénio)
no meio de montagem
-  Bactérias dispostas uniformemente no início.
Actividade do manual, pág. 74
Experiência de
Engelmann
Qual a influência do comprimento de onda das
radiações na taxa da fotossíntese?
Resultado:
-  Bactérias aglomeradas em volta do filamento em zonas que recebem
radiação azul-violeta e vermelho-alaranjado.
Conclusão:
-  Há mais bactérias onde há mais oxigénio.
-  Nos locais onde existe mais oxigénio, a taxa fotossintética é superior, já
que o O2 é um produto da fotossíntese.
-  Radiações azul e vermelho são as mais eficazes para a fotossíntese.
Experiência de
Engelmann
Qual a relação entre a cor das folhas e o espectro de absorção
da radiação solar pelos pigmentos fotossintéticos?
As folhas são verdes já que esta radiação não é absorvida, mas sim reflectida.
(Se colocarmos uma planta num local iluminado somente com luz verde, ela morre)
Espectro de
absorção
Capacidade de absorção de uma radiação por um pigmento em função do
respectivo comprimento de onda.
Espectro da
acção da
fotossíntese
Eficiência fotossintética em função do comprimento de onda das radiações
absorvidas.
Resumo simplificado
Fotossíntese
A fotossíntese
ocorre em duas
fases: uma
dependente da luz
LUZ
H2 O
CO2
(Fase Fotoquímica)
e outra
independente da luz
NADPH
(Fase química ou
ATP
Ciclo de Calvin)
02
GLICOSE
Resumo simplificado
Fotossíntese
NADP – Nicotinamida adenina
dinucleótido fosfato – coenzima que
actua como transportador de átomos
de hidrogénio e electrões em
reacções de oxidação/redução.
Fase dependente da luz/fotoquímica (membrana dos tilacóides):
- Transformação de energia luminosa em química;
-  Decomposição da molécula de água (liberta-se oxigénio);
-  Produção de ATP e NADPH necessários para a realização da fase
independente da luz.
Fase independente da luz/química/obscura (estroma):
-  Utiliza o ATP e NADPH produzidos na fase fotoquímica;
-  Utiliza o dióxido de carbono atmosférico para produzir glicose (matéria
orgânica).
Síntese e hidrólise do ATP
Fotossíntese
ADP + P + Energia
ATP + H2O
ATP + H2O
ADP + P + Energia
Reacção endoenergética
Fosforilação de ATP
Síntese
ADP + P
Reacção exoenergética
ATP
Hidrólise
Desfosforilação de ATP
As moléculas de ATP funcionam como “euros energéticos”,
utilizados pelas células para “pagar as despesas”
provocadas pelos processos anabólicos.
FASE FOTOQUÍMICA
Fotossíntese
Fase fotoquímica (tilacóides)
- A luz é captada, absorvida pela clorofila e armazenada em moléculas
de ATP (possível reserva energética).
- O objectivo desta fase é criar um campo eléctrico em torno das
moléculas de água.
- Nesta mesma etapa, dá-se a fotólise da água (desdobramento das
moléculas da água em iões de oxigénio e hidrogénio, devido à
radiação). O hidrogénio formado (ião H+) é inserido na molécula NADH
+ que servirá no próximo processo para oxirredução.
Fase fotoquímica (tilacóides)
Fotossíntese
Principais etapas:
A - Fotólise da
água: a molécula de
água é decomposta
por acção da luz.
Resultam 2 electrões,
oxigénio e dois
hidrogeniões.
B - Oxidação da clorofila a:
estas moléculas captam a luz o
que provoca a sua excitação.
Cada uma destas moléculas
perde 2 electrões, ficando
oxidada.
Fase fotoquímica (tilacóides)
Fotossíntese
Principais etapas:
C - Fluxo de electrões: ao nível da
membrana existem transportadores de
electrões – cadeias transportadoras –
onde se verifica uma diminuição do nível
energético. Os electrões provenientes da
clorofila a vão transferindo energia que
vai sendo utilizada para produzir ATP –
fotofosforilação (a energia provém da
luz).
ADP + P + Energia
ATP + H2O
D – Redução do NADP+ -os hidrogeniões
provenientes da fotólise, juntamente com os
electrões que percorreram as cadeias
transportadoras – fluxo de electrões – são
utilizados nesta redução.
Fase fotoquímica (tilacóides)
Fotossíntese
Fluxo cíclico e acíclico de electrões
Fase fotoquímica
Fotossíntese
Fluxo acíclico de electrões
Fluxo cíclico e acíclico de electrões
Fase fotoquímica
Fotossíntese
Fluxo cíclico de electrões
-  Apenas ocorrem nas
clorofilas do
fotossistema I
-  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.
FASE QUÍMICA (CICLO DE CALVIN)
Durante esta fase ocorre fixação do dióxido de
(Estroma)
Fase química (Ciclo de Calvin)
Fotossíntese
Conjunto de reacções da
fotossíntese que não estão
directamente dependentes da luz.
carbono, ou seja, ocorre síntese de moléculas
orgânicas (glícidos, prótidos, lípidos) em que
este é incorporado utilizando a energia química
armazenada na fase fotoquímica.
Ciclo de Calvin ou do carbono
- Regeneração de uma pentose (ribulose difosfato – RudP) a partir de uma
triose (ácido fosfoglicérico – PGAL) que é o responsável pela formação da
glicose;
- São consumidos o dióxido de carbono atmosférico, o ATP e o NADPH
formados regulado por enzimas;
6 Moléculas de CO2
6 RudP
5C
CICLO
6 ADP + 6 P
6 ATP
6 RuP
5C
DE
CALVIN
6 C
12 PGA
3C
3C
3C
12 ATP
12 ADP + 12 P
12 PGAL
10 PGAL
12 NADPH
12 NADP+
1 GLICOSE
6C
Composto
intermédio
(INSTÁVEL)
2 PGAL
3C
Exercício de
aplicação:
1. Quantas fases se podem
distinguir no ciclo de Calvin?
2. Qual a molécula que se
combina, inicialmente, com o
dióxido de carbono?
3. De onde vem o cabono
presente na molécula de
glicose?
4. Em que fases do ciclo é
utilizado o ATP e o NADPH
proveniente da fase
dependente da luz?
5. Quantas moléculas de
PGAL (aldeído
fosfoglicérico) são utilizadas
para sintetizar compostos
orgânicos (ex: glicose) e
para regenerar a ribulose
difosfato?
LUZ
H2 O
CO2
NADPH
ATP
02
GLICOSE
Exercício de aplicação:
Processo de formação de matéria orgânica
a
partir
de
substâncias
inorgânicas,
utilizando a energia que se liberta na
oxidação de vários tipos de substratos
inorgânicos .
Organismos quimiautotróficos
Ex: bactérias nitrificantes, oxidantes de enxofre e de ferro.
A – Oxidação do substrato inorgânico
Da oxidação do substrato resulta a formação de um fluxo de hidrogeniões e electrões, onde há
transferências de energia que vão ser utilizadas na síntese de ATP. No final, este vão reduzir o
NADP+, formando-se NADPH.
B – Redução do dióxido de carbono
Processo equivalente ao ciclo de Calvin na fotossíntese. Um composto aceptor, fixa o dióxido
de carbono que é reduzido e fosforilado, formando-se compostos orgânicos.
Exercício de
aplicação:
1- Indique a função dos
compostos minerais que
sofrem oxidação.
2 – Que produtos se formam
a partir das reacções de
oxidação?
3 – Qual o destino do ATP e
do NADPH formados a partir
de reacções de oxidação?
4 – Indique as semelhanças
e diferenças entre
fotossíntese e
quimiossíntese.
ANIMAÇÕES
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