Bg13 obtenção de matéria - fotossintese i
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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.
Nuno Correia 09/103
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.
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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
Nuno Correia 09/10
Fotossíntese
Nuno Correia 09/10
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luz
Pigmentos
Fotossintéticos
Nuno Correia 09/108
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.
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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.
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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?
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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.
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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).
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