Fotossíntese

Autotróficos

Capacidade de produzir compostos orgânicos a partir de substâncias minerais, utilizando uma

Nuno Correia 09/10

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fonte de energia externa.

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A fotossíntese permite converter a

energia luminosa em energia

química

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Sol irradia 3X1031 KJ de energia

E = mc2 logo 1kg de matéria solar = 9X1013 KJ de

energia

Por dia atinge a Terra 1,5X1019 KJ de energia

Quantidade de luz solar que atinge a Terra = 165 ton (60.000

ton/ano)

As plantas utilizam 0,01% da E que chega à Terra 40 ton de

matéria solar.

Com essa energia as plantas sintetizam 2 X 1011 ton de biomassa

por ano.

Nuno Correia 09/105

Biomassa

Fitomassa

Zoomassa

Seres

Humanos

Biomassa

Total

Continentes

1837 X 109 ton

1,005 X 109 ton

0,052 X 109 ton

1838,057 X 109 ton

Oceanos

3,9 X 109 ton

0.997 X 109 ton

4,897 X 109 ton

Interacção com outros subsistemas6

Biosfera - Plantas

Atmosfera

Geosfera

Biossíntese e outros

processos vitais

Água Nutrientes

Substâncias

OrgânicasATP

FotossínteseRespiração

Luz CO2 O2 H2O

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Fotossíntese

Nuno Correia 09/10

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luz

Pigmentos

Fotossintéticos

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Perspectiva Histórica

Na Grécia antiga sabia-se que solos

fertilizados permitiam o crescimento das

plantas, pelo que se acreditava que o

desenvolvimento destas dependia apenas

dos nutrientes que estas «comiam» a partir

do solo.

Na tentativa de esclarecer esta hipótese,

Van Helmont executou a seguinte

experiência, em 1648

De que forma as plantas obtêm matéria

orgânica responsável pelo seu crescimento?

Van Helmont colocou uma planta jovem num vaso, tendo pesado ambos no início. Regou a planta com água da chuva durante 5 anos. Ao fim deste tempo, pesou a planta e o solo.

Nuno Correia 09/10

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Hipótese

Os dados obtidos na experiência apoiam a

hipótese original? Justifique a sua resposta.

Nuno Correia 09/10

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Não, pois enquanto a planta

aumentou 73,85 kg, o solo

pesava apenas menos 0,1 kg.

Van Helmont deduziu, a partir desta experiência, que o crescimento das plantas se deve apenas à presença daágua. Critique a conclusão tirada por Van Helmont.

Nuno Correia 09/10

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Não se pode concluir que a

planta cresce unicamente

devido à água, pois verificou-se

diminuição do peso do solo, o

que indica que também foi

utilizado.

Identifique as variáveis que não foram controladas

durante a experiência.

Nuno Correia 09/10

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Não foram controladas na

experiência a luz e os gases.

Proponha um percurso investigativo que permita

demonstrar que a conclusão retirada por Van

Helmont estava incorrecta.

Nuno Correia 09/10

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Os alunos deverão indicar o

material e procedimento de

uma experiência que deverá

apresentar, por exemplo;

1.° vaso - Planta em água

destilada;

2.° vaso - Planta em terra,

regada diariamente com água

destilada;

3.° vaso - Planta em terra sem

ser regada.

Com o trabalho de Van Helmont, são introduzidas

alterações aos conceitos, até aí adoptados como

correctos, relacionados com o modo de nutrição das

plantas.

Embora ainda longe da explicação deste

fenómeno, começam a surgir outros factores — a

água - necessários à realização deste processo.

Nuno Correia 09/10

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No século XVIII, Joseph Priestley enriqueceu os

conhecimentos sobre este assunto, adicionando uma

nova perspectiva até aí nunca considerada: as

plantas também tinham um papel importante na

manutenção da qualidade do ar.

Nuno Correia 09/10

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Nuno Correia 09/1016

Hipótese : QUAL É O PAPEL DAS PLANTAS NA RENOVAÇÃO DO AR?

Na tentativa de perceber qual era o papel das plantas na renovação do ar, Joseph

Priestley montou a seguinte actividade experimental.

Experiência de Priestley que demonstrou que a chama de uma vela se apaga

dentro de uma campânula (A); o rato morre dentro de uma campânula (B) e o rato

sobrevive se estiver acompanhado de uma planta dentro da campânula (C).

Nuno Correia 09/1017

Interprete os resultados obtidos nas montagens A, B e C.

A — A vela apaga-se quando a combustão esgota o oxigénio existente na

campânula.

B - O rato morre quando a sua respiração esgota o oxigénio existente na

campânula.

C - A planta renova o oxigénio, permitindo que o rato sobreviva.

Nuno Correia 09/1018

Que conclusões pode tirar da experiência?

A combustão e a respiração do rato consomem oxigénio. A planta

renova o ar, libertando oxigénio.

Nuno Correia 09/1019

Com base nos resultados desta experiência, infira sobre a importância das

plantas nos ecossistemas.

As plantas são muito importantes nos ecossistemas, pois libertam

oxigénio que pode ser utilizado por quase todos os seres vivos.

Nicolas Theodore de Saussure (1804)

concluiu que o aumento de

peso nas plantas dependia

da presença de dióxido de

carbono, da água e de

azoto.

Nuno Correia 09/10

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Qual a origem do oxigénio

libertado pelas plantas?

Nuno Correia 09/10

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Cornelis van Niel (1897-1987).

O primeiro a levantar dúvidas sobre qual reagente fornecia os átomos de oxigénio que formam as moléculas do O2 produzidas na fotossíntese .

Por volta de 1930, ele estudava a fotossíntese realizada por sulfobactérias púrpuras, um tipo de bactéria autotrófica que utiliza moléculas de sulfeto de hidrogénio (H2S) em vez de água (H2O) no processo fotossintético, liberando enxofre elementar (S), em vez de gás oxigénio (02).

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Nuno Correia 09/1023

H2O

Água

O2

Oxigénio

Estava Van Niel certo?

Nuno Correia 09/10

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Experiência de

Calvin - 1940

Nuno Correia 09/1025

Com base nos resultados, que pode concluir

relativamente à hipótese de Van Niel?

A hipótese de Van Niel está correcta, tendo em conta os resultados, desta

experiência.

Nuno Correia 09/1026

Se admitir a hipóetese do O2 ter origem no CO2, queexperiência poderia realizar para refutar esta hipótese?

Fornecer às algas CO2 radioactivo e verificar se o O2 formado seria

ou não radioactivo.

Conclusões

A utilização de água marcada com 18O2 permitiu

verificar que a hipótese de Van Niel estava

correcta e, portanto, que o oxigénio libertado

durante a fotossíntese provém da água.

Poder-se-ia provar que o O2 libertado pelas

plantas não provém do CO2. Para isso, bastaria

fornecer às algas CO2 marcado com o isótopo 18O

e proceder como na experiência inicial.

Nuno Correia 09/10

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Durante as décadas de 40 e de 50, do século XX,

foram realizadas mais experiências que

contribuíram para esclarecer as etapas envolvidas

no processo fotossintético.

Nuno Correia 09/10

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Nuno Correia 09/1029

Experiência A

Colocaram-se algas verdes, do género Chlorella, num meio contendo dióxido de carbono marcado com carbono radioactivo (14C). Verificou-se que as substâncias sintetizadas no decurso da fotossíntese apresentavamradioactividade.

Experiência B

A uma suspensão de algas, fortemente iluminada, foi fornecido dióxido de carbono radioactivo (14C02).

Após uma hora de iluminação, as algas foram colocadas na obscuridade, verificando-se que o C02continuava a ser absorvido durante 15 a 20 segundos.

Se a iluminação inicial não se fizer durante pelo menos uma hora, a incorporação de C02 cessa assim quese transferem as algas para a obscuridade.

Nuno Correia 09/1030

Experiência A

Colocaram-se algas verdes, do género Chlorella, nummeio contendo dióxido de carbono marcado com carbono radioactivo (14C). Verificou-se que as substâncias sintetizadas no decurso da fotossíntese apresentavam radioactividade.

O que pode concluir dos resultados da experiência A?

O CO2 é necessário para formar as substâncias sintetizadas no

decurso da fotossíntese.

Nuno Correia 09/1031

Para que se inicie o processo fotossintético, é necessário luz? Justifique a

sua resposta.

Sim, pois se a iluminação inicial

não se fizer durante pelo menos 1

hora, a incorporação de CO2

cessa, assim que as algas passam

para a obscuridade.

Nuno Correia 09/1032

A incorporação de C02 depende directamente da acção da luz? Justifique

a sua resposta.

Não, pois, as algas iluminadas durante 1 hora continuaram a

incorporar CO2 durante mais alguns segundos, após serem

colocadas na obscuridade.

Conclusões

Estas experiências permitiram verificar que o CO2 énecessário para formar compostos orgânicos. Por outrolado, embora seja necessária luz para dar início ao processo fotossintético, a incorporação de CO2 nãodepende directamente da luz, pois pode prolongar-sena obscuridade.

Assim, pode admitir-se que a fotossíntese compreende duas fases:

uma fase em que as reacções dependem da luz (fase fotoquímica);

uma fase não dependente directamente da luz (fase química).

Nuno Correia 09/10

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