Processo que ocorre em organismos autotróficos.

= a si próprio= alimento

Os organismos autotróficos são os que conseguem fabricar o seu próprio alimento, ou seja, os seus próprios compostos orgânicos.

Fazem-no a partir de substâncias minerais que captam do meio exterior.

Utilizam, durante esse processo de fabrico, uma fonte de energia externa.

Processo que ocorre em organismos autotróficos.

É realizada por organismos pertencentes a três dos reinos que já conhecemos:

plantas – reino Plantaealgas – reino Protista

cianobactérias – reino Monera

Trata-se de um processo bastante complexo em que são produzidos compostos orgânicos a partir

de dióxido de carbono e água.A fonte de energia externa utilizada pelos orga-

nismos fotossintéticos é a energia luminosa.

Pode representar-se o processo da fotossíntese pela seguinte equação, muito simplificada:

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2Oluz

clorofilas

Pode representar-se o processo da fotossíntese pela seguinte equação, muito simplificada:

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2Oluz

clorofilas

dióxido de carbono

águaglicose oxigénio

substâncias obtidas no meio ambiente;

o mesmo acontece com a luz

é a substância mais importante produzida

na fotossíntese;

contém energia química (conversão da energia

luminosa)

produto secundário;

é libertado para o meio ambiente

clorofilasclorofilasclorofilas6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

luz

clorofilas

- São os principais pigmentos fotossintéticos, apresentando diversastonalidades de verde.

- Nas plantas terrestres, são os pigmentos mais abundantes.

- Há, no entanto, outros pigmentos fotossintéticos, de diferentescores, desempenhando uma função acessória no processo.

a

A tabela seguinte indica os principais pigmentos fotossintéticos, cores que apresentam e distribuição.

Tipo de pigmento

clorofilas

xantofilascarotenóides

carotenos

dcb

ficocianinaficobilinas

ficoeritrina

verdeverde

laranjalaranja

amarelaamarelavermelhavermelha

azulazul

Cor Distribuiçãoplantas, algas, cianobactérias

algas vermelhas

algas castanhas, diatomáceas

plantas, algas verdes

plantas, algas

algas castanhas, diatomáceas

algas vermelhas, cianobactérias

Notas:

São as clorofilas que dão a cor verde característica de muitasplantas, mascarando a cor dos carotenóides, que existem em menorquantidade. No Outono, contudo, em muitas plantas, após a alteraçãodas clorofilas, a folhagem manifesta a cor dos carotenóides.

É possível extrair os pigmentos fotossintéticos das folhasmacerando essas folhas juntamente com um solvente, a acetona.Obtém-se, assim, uma solução de clorofila bruta. Quando se introduzum papel de filtro nessa solução, o solvente sobe por capilaridade,transportando os pigmentos. Estes ficam depositados no papel defiltro a diferentes níveis e, como tal, ficam separados. Esta técnicadenomina-se cromatografia.

CROMATOGRAFIA

luz

clorofilas

luzluz6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

luz

- A luz é uma faixa do espectro electromagnético, quecorresponde ao conjunto de todas as radiações libertadaspelo Sol, em resultado das reacções termonucleares quenele ocorrem.

- De todas essas radiações emanadas do Sol, os nossosolhos só conseguem detectar aquelas que são conhecidascomo luz visível ou luz branca.

foto = luz

Energia Comprimento de onda

Raios gama

Raios X

Ultravioleta

Luz visível

Infravermelho

Radar

Onda curta

Ondas de rádio

Violeta Azul VermelhoLaranjaAmareloVerde

Energia Comprimento de onda

Raios gama Raios X Ultravioleta Infravermelho Radar Onda curta Ondas de rádio

400 700600500Comprimento de

onda (nm)

clorofilas6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

luz

O estudo da fotossíntese levanta-nos as seguintes questões:

Onde se encontram os pigmentos fotossintéticos ?

Quais as radiações mais absorvidas pelos pigmentos

fotossintéticos ?

Qual o origem do oxigénio libertado na fotossíntese ?

Como se processa todo o mecanismo da fotossíntese ?

Será que a luz intervém em todas as reacções da

fotossíntese ?

Nas plantas superiores, as folhas são os órgãos fotossintéticos mais importantes.

Na maioria das células das folhas encontra-se uma grande densidade de cloroplastos.

Os cloroplastos são delimitados por uma dupla membranade constituição idêntica à da membrana plasmática.

A membrana interna emite para ointerior do organelo várias lamelas, ostilacóides, que formam estruturas quefazem lembrar pilhas de moedas. É nasmembranas dos tilacóides que seencontram os pigmentos fotossintéticos.Os tilacóides estão mergulhados nummaterial amorfo, o estroma, ondeexistem partículas de amido e gotículasde lípidos.

Quando a luz incide sobre as folhas das plantas, pode seguir diferentes percursos.

Uma parte é imediata-mentereflectida, outra é absorvida eoutra, ainda, atravessa-a,sendo transmitida.

As radiações não absorvidassão as que correspondem,principalmente, à cor verde.Porquê ?

As clorofilas a e b absorvem, principalmente, as radiações doespectro visível de comprimento de onda correspondentes aovioleta-azul e ao laranja-vermelho.

Os carotenóides absorvem radiaçõesde comprimentos de onda quecorrespondem, aproximadamente, àfaixa violeta-azul do espectro.

Engelmann (1881) efectuou uma experiência que permitiuconcluir quais as radiações mais eficazes para a fotossíntese.

• Montou entre lâmina e lamela um filamento de espirogira (algaverde filamentosa), utilizando na montagem água com bactériasaeróbias.

• Utilizou um microscópio apetrechado com um prisma óptico nosistema de iluminação, que permitia decompor a luz solar e fazê-laatravessar a preparação.

• No início, as bactérias estavam dispersas uniformemente napreparação.

• No final, a distribuição das bactérias era a seguinte:

Quais são as radiações mais eficazes para a fotossíntese ?

Correspondem, ou não, às radiações que são mais absorvidaspelos pigmentos fotossintéticos existentes nesta alga verde ?

Olhando atentamente para a equação global da fotossíntese,

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

podemos considerar como possível origem do oxigénio li-bertado:

- o dióxido de carbono captado do meio ambiente

- a água captada do meio ambiente

ou

Qual será a origem do oxigénio libertado pelos organismos fotossintéticos ?

Sendo assim, a equação que traduz o processo fotossintético nestas bactérias é a seguinte:

Em 1930, um investigador chamado Van Niel, trabalhando com bactérias sulfurosas, verificou que:

- em vez de utilizarem água, estas bactérias utilizam sulfureto de hidrogénio (H2S);

- na presença da luz, sintetizam compostos orgânicos e libertam enxofre (S).

CO2 + 2H2S (CH2O) + 2S + H2O

Van Niel determinou o que havia de comum e de diferente nos dois processos:

Comparando as duas equações:

Bactérias sulfurosasCO2 + 2H2S (CH2O) + 2S + H2O

PlantasCO2 + 2H2O (CH2O) + O2 + H2O

Comum -

Diferente -

CO2 CH2O H2O

H2S / H2O S / O2

Como na actividade fotossintética das bactérias sulfurosasa ruptura da molécula de sulfureto de hidrogénio ocorre napresença da luz, no caso da fotossíntese das plantas a luztambém deve interferir na ruptura da molécula de água,originando hidrogénio e oxigénio, sendo este últimolibertado.

luz

A partir da comparação efectuada, Van Niel terá proposto o seguinte raciocínio:

Assim, e de acordo com esta hipótese, o oxigénio libertado na fotossíntese tem, portanto, origem na água e não no dióxido de carbono.

sulfureto de hidrogénio

águahidrogénio oxigénio

A hipótese de Van Niel explica, de modo coerente, a ori-gem do oxigénio libertado na fotossíntese. No entanto, tal como acontece com todas as hipóteses científicas, teve de ser testada.

Na década de 1940, realizaram-se experiências, recorren-do à utilização de isótopos radioactivos.

Nota: o oxigénio normal, encontrado na atmosfera (O2)e o que faz parte da constituição da água (H2O), é ooxigénio-16 (16O); existe um isótopo, o oxigénio-18(18O), que é radioactivo, isto é, liberta radiações quepermitem, com facilidade, detectar a sua presença.

Uma dessas experiências encontra-se descrita a seguir:

• Colocaram-se algas verdes unicelulares do género Clorellaem água marcada com o isótopo 18O, e iluminaram-se.

• Recolhendo o O2 libertado na fotossíntese, verificou-se quese tratava de 18O2.

• O isótopo 18O não foi encontrado nos compostos orgânicossintetizados.

Esta experiência comprova a origem do oxigénio liberta-do a partir da água. Porquê ? Como se poderia provar que a origem do oxigénio não é o dióxido de carbono ?

No início da década de 1940, Calvin e os seus colabora-dores colocaram suspensões de algas verdes unicelulares,do género Clorella, num meio contendo dióxido de car-bono, cujo carbono era radioactivo (o isótopo 14C).

Iluminaram a suspensão e, através de métodos apropria-dos para o efeito, verificaram que as substâncias orgâni-cas sintetizadas eram radioactivas.

Que terão concluído estes investigadores ?

A produção das substâncias orgânicas depende da captação de dióxido de carbono e sua incorporação no processo.

Alguns anos depois (1951), outra equipa deinvestigadores chefiada por Gaffron repetiu a experiênciade Calvin, mas introduziu alterações ao protocolo:

• Introduziram numa suspensão de algas, submetida a umaforte iluminação, dióxido de carbono radioactivo (14CO2).

• Deixaram permanecer a suspensão de algas à luz, durante10 minutos, após o que a colocaram na obscuridade.

• Verificaram que o dióxido de carbono continuava a serabsorvido durante 15 a 20 segundos, na obscuridade.

• Também verificaram que, se a iluminação prévia não tiverocorrido, ou tiver ocorrido durante menos de 10 minutos, nãohá incorporação do dióxido de carbono nem são produzidoscompostos orgânicos.

Que poderemos concluir dos resultados obtidos?

• É necessária a presença de luz paraque se inicie o processo fotossintético ? SIM / NÃO

• As reacções que levam à formação doscompostos orgânicos dependemdirectamente da presença da luz ?

SIM / NÃO

• Algumas reacções da fotossíntesepodem ocorrer na ausência da luz ? SIM / NÃO

• A presença da luz é necessária para odesenvolvimento de todo o processofotossintético ?

SIM / NÃO

SIM

SIM

NÃO

NÃO

1. A clorofila a do centro de reacção do fotossistema II fica reduzida ou oxidada após ter recebido energia luminosa? Justifique.

2. Como são repostos os electrões perdidos pelo P680?

3. Como são repostos os electrões perdidos pelo P700?

4. A qual dos fotossistemas está associada a fotólise da água?

5. Justifique a afirmação: “O O2 libertado pelas plantas é um produto residual da fotossíntese.”

6. Qual a origem da energia necessária para a produção de moléculas de ATP?

7. Qual o aceptor final de electrões?

8. Por que razão o processo representado é designado por fotofosforilação acíclica?

9. Em que momento desta cadeia a energia luminosa é transformada em energia química?