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OBTENÇÃO DE MATÉRIA PELOS ORGANISMOS
AUTOTRÓFICOS
O2
22
SERES
AUTOTRÓFICOS
Usando uma fonte de energia
(luz), água, dióxido de carbono
e sais minerais, conseguem
produzir matéria orgânica.
Contém carbono (C);
Quimicamente é um açúcar
(glícido): GLICOSE
33
Cianobactérias
Algas
Euglena
Panta
REINO MONERA
REINO PROTISTA
REINO DAS
PLANTAS
44
FOTOAUTOTRÓFICOS QUIMIOAUTOTRÓFICOS
55
Processo que converte ENERGIA LUMINOSA em ENERGIA
QUÍMICA!!
Durante o processo de
fotossíntese é produzido ATP.
66
Trata-se de um processo fundamental para o bom funcionamento dos
ecossistemas!!
É com a fotossíntese, e nos produtores, que se inicia o processo de
transferência de energia ao longo dos níveis tróficos!!
77
Durante o processo da fotossíntese é produzido e
libertado oxigénio (O2).
88
Para que o processo ocorra
é necessária a presença de
CLOROFILA!!
Os pigmentos fotossintéticos
funcionam como pequenas
antenas – conseguem captar de
forma eficaz a radiação solar.
Pigmento fotossintético
produzido pelas próprias
células!!(para tal necessitam de Mg e N2)
99
PIGMENTOS
FOTOSSINTÉTICOS
1010
Capturada pelos
pigmentos
fotossintéticos
Libertado para a
atmosfera através de
poros existentes nas
folhas (estomas)
Retirado da atmosfera
e absorvido pelo ser
vivo
Absorvida do solo
através das raízes
Distribuída a todas as
células das plantas através
do sistema vascular
1111
ESTOMAS
1212
1313
1414
1515
1616
1717
1818
Moléculas marcadas
radioativamente
*
*
*
1919
Principalmente nas células das folhas,
mais concretamente nos cloroplastos.
Cloroplasto – organelo celular
delimitado por uma dupla
membrana. Internamente possui
sáculos empilhados, os
tilacóides, em cuja membrana
se localizam os pigmentos
fotossintéticos. Um conjunto de
tilacóides empilhados designa-
se granum. O espaço no interior
do cloroplasto está preenchido
por fluidos e designa-se de
estroma.
2020
2121
As cianobactérias ocupam
também, o posto de
produtoras de matéria
orgânica nos ecossistemas.
Realizam a fotossíntese
apesar de não apresentarem
cloroplastos. A estrutura que
garante a realização da
fotossíntese é muito primitiva
– lamelas ou membranas
fotossintéticas.
2222
A luz propaga-se através
de pequenas partículas
que apresentam um
movimento ondulatório e
que carregam alguma
energia.
Os pigmentos
fotossintéticos têm a
capacidade de absorver luz
/ radiação solar.
A radiação solar pode ser
decomposta …
2323
A luz visível encontra-se entre os
comprimentos de onda dos 380 nm
aos 750 nm.
A radiação / luz emitida pelo sol
apresenta vários comprimentos
de onda, no entanto só uma
pequena parte consegue ser
percecionada pelo Homem (luz
visível).
2424
Ao incidir sobre o pigmento
(fotossintético), há radiação
solar que é absorvida e outra
que é refletida.
Por exemplo a clorofila a
absorve radiação no espetro
do azul e do vermelho,
refletindo o verde.
2525
2626
2727
2828
2929
ESPETRO DE AÇÃO DA
FOTOSSÍNTESE
ESPETRO DE ABSORÇÃO
DA FOTOSSÍNTESE
Facilmente se verifica que a
fotossíntese atinge uma maior
eficácia a comprimentos de onda
onde as clorofilas* têm também
maior capacidade de absorção.
* São os pigmentos mais importantes no processo fotossintético!!
3030
Os diferentes pigmentos fotossintéticos, como têm estruturas diferentes,
complementam-se na captação de radiação de diferentes comprimentos
de onda.
Nas plantas superiores, as clorofilas a e b são os pigmentos mais
eficazes.
As radiações mais eficazes para a fotossíntese são as absorvidas pelos
pigmentos nas faixas vermelho-alaranjadas e azul-violetas.
3131
Quando uma molécula
absorve luz (fotões) diz-se
que fica excitada.
Em consequência, os seus
eletrões passam para uma
orbital mais energética (afastam-se do núcleo, ficam
menos atraídos para ele e
podem até sair daquele átomo
e passar para outros –
acetores de electrões)!!
Se tal não acontecer e os eletrões voltarem ao
seu estado /valência normal , liberta-se calor ou,
em alternativa, radiação luminosa (fluorecência)… (molécula acetora de eletrões)
3232
3333
3434
Quando uma molécula
perde eletrões diz-se que
ficou oxidada; quando
recebe eletrões diz-se
que ficou reduzida!!
REDUÇÃO
OXIDAÇÃO
Receção de eletrões
Cedência de eletrões
3535
Recebeu e- Perdeu e-
FORMA
REDUZIDA
FORMA
OXIDADA
3636
• FASE DEPENDENTE DA LUZ /
FOTOQUÍMICA(ocorre na membrana do tilacóide)
• FASE INDEPENDENTE DA LUZ /
QUÍMICA(ocorre no estroma dos tilacóides)
3737
3838
Nos cloroplastos (membrana
dos tilacóides) existem
pigmentos (dão cor à planta e
conseguem ABSORVER LUZ /
FOTÕES) – funcionam como
antenas.
Estes pigmentos
encontram-se organizados
em dois fotossistemas:
• FOTOSSISTEMA I
• FOTOSSISTEMA II
Absorvem diferentes tipos de luz (com
diferentes comprimentos de onda).
Ambos têm no centro clorofila a.
3939
Quando os fotões incidem nos fotossistemas,
são aborvidos pelas clorofilas e transferidos
para a clorofila a que se encontra no centro
de reação dos fotossistemas. A clorofila
fica excitada e perde eletrões para uma
molécula acetora de eletrões.
4040
Na membrana dos tilacóides, o fotossistema II (P 680) absorve fotões. A clorofila a
que está no centro do fotossistema fica excitada e vai ceder dois eletrões fica por
isso oxidada (P 680). Mas estes eletrões irão ser transferidos para uma cadeia de
eletrões, os quais vão ficando sucessivamente oxidados e reduzidos. Durante este
transporte de eletrões liberta-se energia que vai servir para fosforilar o ADP em
ATP!!!
Mas, entretanto como também
ocorreu fotólise da água, os dois
eletrões originados por este
processo irão reduzir o
fotossistema II (P 680) que estava a
precisar de eletrões para voltar ao
estado normal e poder novamente
absorver fotões para que todo o
processo de conversão da energia
luminosa em química continue …
…
4141
Ao mesmo tempo, e no fotossistema I (P700) ocorre também a absorção de
fotões. A clorofila a que está no centro do fotossistema fica excitada e vai ceder
dois eletrões. Fica por isso oxidada (P700). Os eletrões irão ser transferidos para
uma cadeia transportadora de eletrões mais curta. Quem os vai receber é a
molécula de NADP+. Esta molécula irá receber estes dois eletrões, bem como um
protão H+ proveniente da fotólise da água. Vai transformar-se em NADPH!!!
Para voltar ao estado inicial, o fotossistema I
(P700) vai receber os eletrões libertados durante
o processo que ocorreu no fotossistema II e volta
a ficar reduzido, podendo absorver mais fotões.
4242
Este tipo de
fosforilação
designa-se por
acíclica. Os
eletrões
perdidos pelo
fotossistema II já
não regressam a
ele – servirão
para reduzir a
clorofila a do
fotossistema I.
FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA
4343
4444
4545
NADP+
+ H+
FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA
4646
LOCALIZAÇÃO da FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA
FOTOSSISTEMA II
FOTOSSISTEMA I
Estroma do cloroplasto
Lúmen do tilacóide
4747
4848
FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA
Só intervém o fotossistema I.
Apenas se produz ATP e não NADPH.
Não entra em jogo a fotólise da
água, logo não é libertado oxigénio.
O fotossistema I capta fotões, a clorofila a fica
excitada e perde eletrões (fica oxidada),
Esses eletrões são encaminhados para uma
cadeia transportadora onde ocorrem
sucessivas reações de oxidação-redução.
Durante estas reações o ADP é fosforilado em
ATP. No entanto, o destino final dos eletrões é
retornar à clorofila a do fotossistema I,
reduzindoa-a. Este processo é cíclico, os
eletrões voltam novamente ao fotossistema I!
http://highered.mcgraw-hill.com/sites/dl/free/0072437316/12
0072/bio12.swf
4949
1.1. Preenche os 3 rectângulos da
figura com os termos adequados.
1.2. Completa a afirmação
seguinte, com os termos: água;
electrões; hidrogénio; oxigénio.
Os __________ perdidos pela
clorofila são repostos pela molécula
de __________, que é desdobrada
por acção da luz, o que permite a
separação dos átomos de
__________, de onde provêm os
__________ para neutralizar a
clorofila, e de __________, que é
libertado pela planta para o meio
ambiente.
5050
5151
Tudo isto ocorre através de um
conjunto de reações (ciclo de Calvin),
as quais são controladas por enzimas.
• Fixação do dióxido de
carbono
• Obtenção de glicose / compostos orgânicos,
com gasto de ATP’s e de
NADPH’s
• Regeneração da ribulose
difosfato (para que novo ciclo
possa ter lugar).
5252
1 – Qual a molécula que
se combina com o CO2 e
o incorpora?
2 – Qual é o papel do
ATP e do NADPH neste
ciclo?
3 – Quantas moléculas
de CO2, ATP e NADPH
são necessárias para a
síntese de cada
molécula de glicose?
4 – Quantas moléculas
de PGAL são
necessárias para:
-Sintetizar glicose;
- regenerar a RUDP.
5 - Que substâncias se poderia fornecer a uma planta
para que sobrevivesse na obscuridade durante algum
tempo?
5353
1 – Qual a molécula que se combina com o CO2 e o incorpora?
R: É a RUDP (ribulose difosfato).
2 – Qual é o papel do ATP e do NADPH neste ciclo?
R: O ATP fornece energia eo NADPH fornece hidrogeniões (H+).
3 – Quantas moléculas de CO2, ATP e NADPH são necessárias para a
síntese de cada molécula de glicose?
R: 6CO2, 18 ATP, 12 NADPH.
4 – Quantas moléculas de PGAL são necessárias para:
-Sintetizar glicose; R: 2 PGAL.
- regenerar a RUDP. R: 10 PGAL.
5 - Que substâncias se poderia fornecer a uma planta para que
sobrevivesse na obscuridade durante algum tempo?
R: A planta poderia sobreviver na obscuridade, pois continuaria a produzir
glicose, desde que lhe fossem fornecidas as substâncias produzidas na fase
fotoquímica: ATP e NADPH.Em alternativa também sobreviveria porque
continuaria a produzir glicose se lhe for fornecido diretamente o PGAL.
5454
5555
O ciclo de
Calvin
regenera o
NADP+ e o
ADP
necessários
às reações
fotoquímicas.
ALTERAÇÕES QUE OCORRAM EM QUALQUER UMA DAS FASES IRÃO
INFLUENCIAR A OUTRA!!
Muitas vezes a glicose produzida fica armazenada sob a forma de amido (longos
polímeros de glicose); podem também formar-se outros compostos orgânicos.
5656
A LUZ PERMITE A FORMAÇÃO DE
ATP E DE NADPH, ELEMENTOS
ESSENCIAIS PARA A FASE
QUÍMICA E CONSEQUENTE:
OBTENÇÃO DE GLICOSE!!!
A fase química não se realiza na
ausência da luz, mas depende
indiretamente da mesma, devido à
necessidade de ATP e NADPH
produzidos durante a fase fotoquímica.
5757
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A quimiossíntese é um processo de síntese de compostos orgânicos
que utiliza, tal como a fotossíntese, o dióxido de carbono como fonte de
carbono, mas, em vez da energia solar, usa a energia proveniente da
oxidação de substâncias inorgânicas, como a amónia, os nitritos, o
enxofre e o ferro.
Enquanto na fotossíntese é
utilizada energia solar e os
protões e eletrões provem
da água, na
quimiossíntese, os protões e
os eletrões têm origem nos
compostos minerais que são
oxidados.
5959
Na quimiossíntese, tal como na fotossíntese, é possível distinguir duas fases:
• Produção de moléculas de ATP e
NADPH – a apartir da oxidação de
compostos minerais (amoníaco, sulfureto de
hidrogénio, carbonatos e sulfatos de ferro)
obtêm-se protões (H+) e eletrões (e-) que
vão ser transportados ao longo de uma
cadeia, ocorrendo a fosforilação de ADP em
ATP e a redução do NADP+ em NADPH.
• Redução do CO2. Esta fase corresponde
à fase química da fotossíntese, ocorrendo,
também aqui, um ciclo idêntico ao de
Calvin, onde intervêm as moléculas de ATP
e de NADPH produzidos na fase anterior.
Neste ciclo verifica-se a fixação de CO2, que
é reduzido, permitindo a formação de
moléculas orgânicas.
6060
É um processo alternativo –
bactérias que vivem nas
profundezas oceânicas, como não
conseguem absorver luz,
desenvolveram esta outra forma de
obterem produtos orgânicos.
Algumas bactérias que intervêm no ciclo do azoto também usam este
processo (oxidam os átomos deste elemento, libertando óxidos de
azoto).
Durante a quimiossíntese é usado dióxido de carbono (CO2) e são
produzidos compostos orgânicos tal como na fotossíntese, no
entanto não se liberta oxigénio (O2).
6161
6262
/NADPH.
… FIM!!
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