Fotossíntese

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Fundação Centro de Ciências e Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro
Centro de Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro
FOTOSSÍNTESE
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Curso: Licenciatura em Química
Docente: Luiz Felipe Santoro
Aluna: Suélen Pereira Carminati
Matrícula: 17114070084
Disciplina: Química V
Realizada dia 09/02/2019
Nova Iguaçu - RJ
1. INTRODUÇÃO
A fotossíntese é o mecanismo que permite que organismos fotossintéticos, isto é,
plantas, eucariotos unicelulares (algas) e algumas bactérias sintetizem compostos orgânicos
utilizando a luz como fonte de energia. A energia fixada por esta via é armazenada em
compostos orgânicos que são utilizados no metabolismo celular do organismo. Exceto a
energia fixada por microrganismos quimiossintetizadores, a captura da energia solar por
organismos fotossintéticos e sua conversão em energia química de compostos orgânicos
reduzidos é a fonte elementar de quase toda a energia biológica do planeta (MARENCO,
et.al, 2014). 
Os organismos fotossintéticos capturam a energia solar e obtém ATP e NADPH, usados
como fonte de energia para sintetizar carboidratos e outros compostos orgânicos a partir de
CO2 e H2O; ao mesmo tempo, liberam O2 na atmosfera. Os fótons são absorvidos por
fotossistemas contendo pigmentos que, ao os absorverem, são levados a um estado
eletrônico excitado. A energia absorvida é transferida dos pigmentos até o centro de reação,
onde se inicia um processo de transferência de elétrons que culmina na oxidação da água,
gerando O2, e na redução de NADP em NADPH2. Estas reações ocorrem nos cloroplastos,
que contém estruturas denominadas tilacóides. No interior do tilacóide ocorre a formação de
um gradiente de pH, cuja energia irá propiciar a síntese de ATP, que é, em última instância, a
molécula de reserva de energia das células (GONZALEZ, 2016).
Os heterótrofos aeróbios utilizam o O2 formado para degradar os produtos orgânicos
ricos em energia da fotossíntese em CO2 e H2O, gerando ATP. O CO2 retorna à atmosfera,
para ser usado novamente pelos organismos fotossintéticos. Dessa maneira, a energia solar
fornece a força propulsora para a manutenção do ciclo contínuo de CO2 e O2 na biosfera,
fornecendo também os substratos reduzidos – combustíveis como a glicose – dos quais
dependem os organismos não fotossintéticos (LEHNINGER, 2013). 
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2. QUESTIONÁRIO
1) Qual a concentração em mol.L-1 da solução aquosa de NaHCO3 preparada? Qual o
volume máximo de CO2 que esta quantidade de NaHCO3 pode gerar?
A Tabela 1 apresenta o cálculo da concentração em mol.L-1 da solução de bicarbonato de
sódio preparada.
 Tabela 1: Cálculo da concentração da solução de bicarbonato de sódio
Massa molar Massa de
NaHCO3 
Qtd. de
matéria de
NaHCO3 
Volume de
água
Concentração 
84,01 (g.mol-1) 33,00 g 0,393 mol 2 L 0,196 mol.L-1
Em contato com a água, o bicarbonato de sódio sofre hidrólise salina conforme apresenta a
reação a seguir: 
NaHCO3 (s) + H2O (l) Na+(aq) + HCO3- (aq)
Em seguida, o ânion HCO3- proveniente do bicarbonato reage com a água formando ácido
carbônico. 
HCO3- (aq) + H2O (l) H2CO3 (aq) + OH-
O ácido carbônico, por sua vez, é um ácido fraco e muito instável que rapidamente se
decompõe em CO2 e H2O.
H2CO3 (aq) CO2 (g)+ H2O (l)
Sendo assim, a equação global de dissociação do bicarbonato de sódio é apresentada a
seguir:
NaHCO3 (s) + H2O (l) Na+(aq) + CO2 (g)+ H2O (l) + OH- (aq)
Observa-se que a cada um mol de NaHCO3 em presença de água, forma-se um mol de
CO2. Como utilizamos 0,393 mol de NaHCO3 a quantidade máxima CO2 formado será de
0,393 mol. Considerando as CNTP, um mol de CO2 ocupa 22,4 L. Logo, o volume máximo
de CO2 produzido pela quantidade de bicarbonato adicionado a 2L de água será de 0,0175L.
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2) Existe diferença se utilizarmos uma lâmpada incandescente ou uma lâmpada
fluorescente? E se utilizássemos luz negra?
A fotossíntese é um processo baseado na absorção de luz. Esta é absorvida nos cloroplastos
das células vegetais. Entretanto, existem comprimentos de onda onde a absorção de radiação
é máxima. Dessa forma, para estimular os pigmentos fotossintéticos (clorofila a, clorofila b,
betacaroteno) e aumentar a taxa de fotossíntese, a radiação deve ter um comprimento de
onda entre 400 e 700 nm conforme apresenta a Fig 1. A radiação neste intervalo é chamada
de radiação fotossinteticamente ativa.
As lâmpadas, tanto incandescentes quanto fluorescentes, emitem radiação em todo o
espectro eletromagnético. Entretanto, a luz incandescente emite mais comprimento de onda
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Figura 1: Absorção ótima de luz de diferentes pigmentos a diferentes 
comprimentos de onda. Fonte Khan academy
na faixa de 700 nm (vermelho longo) enquanto a luz fluorescente emite mais no
comprimento de onda na faixa de 680 nm (vermelho curto). Dessa forma, a fotossíntese pode
ocorrer utilizando os dois tipos de lâmpadas.
A luz negra é composta por radiação ultravioleta e luz visível com comprimento de onda da
luz violeta, isto é entre 200 e 400 nm. Ou seja, sob essa luz não há realização de fotossíntese.
A luz ultravioleta é a mais energética, podendo inclusive causar danos às plantas.
Caso o pigmento comece a absorver a frequência de onda para longe do espectro de luz
visível, tal como ocorre com os raios ultravioletas ou infravermelhos, os elétrons livres
podem ganhar muita energia e serem “expulsos” de suas órbitas, dissipá-la em forma de
calor. 
3) A fotossíntese ocorre em duas etapas: fase clara (fotoquímica) e fase escura
(química). A fase clara só ocorre na presença de luz e como resultado produz ATP e
NADPH, que serão utilizados na fase escura. Além disso, tem-se a produção de um gás.
Que gás é este? Qual a sua importância para nós seres humanos?
Nas reações luminosas, a clorofila e outros pigmentos de células fotossintéticas absorvem
energia luminosa e a conservam como ATP e NADPH; simultaneamente, O2 é liberado.
A grande maioria dos seres vivos, incluindo os humanos, depende direta ou indiretamente da
fotossíntese como fonte de alimento (por meio da cadeia alimentar) e como fonte de
oxigênio para a respiração.
Heterótrofos aeróbios (p. ex. humanos, assim como plantas durante períodos escuros) usam o
O2 formado desse modo para degradar os produtos orgânicos ricos em energia da fotossíntese
em CO2 e H2O, gerando ATP.
4) O que acontece com o volume de água no tubo de ensaio? A que se deve o ocorrido?
A Fig. 2 apresenta a imagem do sistema antes do início do experimento. Observa-se uma
quantidade muito pequena de ar no interior do tubo. O mesmo estava praticamente cheio
com a solução de bicarbonato de sódio.
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A Fig. 3 apresenta a imagem do sistema após a ocorrência do processo fotossintético.
Observa-se que houve uma diminuição da quantidade da solução e aumento do volume de ar
dentro do tubo.
O aumento do volume de ar se deve ao fato da formação de O2 durante a fotossíntese.
Inclusive, a formação de O2 é bastante perceptível devido à presença de pequenas bolhas de
ar visíveis dentro do funil e do tubo de ensaio.
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Figura 2: Início do experimento
Figura 3: Fim do experimento
5) Qual a finalidade de termos adicionarmos NaHCO3 à água? Qual seria o pH
esperado para esta solução (ácido, neutro ou básico?) Como poderíamos comprovar
que parte do CO2 produzido é consumido?
A Elodea capturou a energia fornecida pela lâmpada para obter ATP e NADPH, usados
como fonte de energia para sintetizar carboidratos e outros compostos orgânicos a partir de
CO2 e H2O. Conforme mostra a equação abaixo, o bicarbonato de sódio em água forneceu à
planta o CO2 necessário para a realização da fotossíntese.
NaHCO3 (s) + H2O (l) Na+(aq) + CO2 (g)+ H2O (l) + OH- (aq)
Espera-se que a solução de NaHCO3 0,196 mol.L-1 apresente um pH básico, pois este
trata-se de um sal formado a partirde um ânion proveniente de um ácido fraco (ácido
carbônico) com uma base forte (hidróxido de sódio). Quando temos a presença de ânions
provenientes de ácidos fracos, estes reagem com o solvente (água), sofrendo um processo
conhecido como hidrólise, fazendo com que o pH da solução resultante não seja neutro.
O equilíbrio a seguir é estabelecido:
HCO3- (aq) + H2O (l) H2CO3 (aq) + OH- (aq)
Assim:
O valor da constante de hidrólise do ânion pode ser obtido fazendo-se a razão entre a
constante do produto iônico da água (Kw) e a constante de dissociação do ácido fraco (Ka):
Sendo Kw = 1,0 x 10-14 e Ka do ácido carbônico = 4,3 x 10-7, temos:
 Se considerarmos que a fração do bicarbonato que se hidrolisa é pequena comparada
com a quantidade presente inicialmente, podendo, portanto, ser desprezada e que [OH-] =
[H2CO3]:
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[OH-] = 6,7 x 10-5
pOH = - log [OH-] = 4,2
pH + pOH = 14
pH = 9,8
Dessa forma, é esperado que a solução apresente um pH mais básico.
Poderíamos comprovar que parte do CO2 foi consumido realizando a medição do pH
antes e depois do início do experimento. Com a remoção do CO2 que foi consumido na
fotossíntese, haverá aumento da acidez do meio.
6) Como poderíamos comprovar a presença de gás no interior do tubo de ensaio? O que
aconteceu quando introduzimos o palito de fósforo no tubo de ensaio?
A presença do oxigênio poderia ser comprovada introduzindo um palito de fósforo recém
apagado, mas ainda quente e brilhando, no interior do tubo se realmente houvesse presença
de oxigênio o palito de fósforo reacenderia. Contudo, essa etapa do experimento não foi
realizada.
7) Escreva a equação balanceada da fotossíntese, indicando qual a substância química
utilizada pela planta para obter a energia necessária a sua sobrevivência.
 A equação geral da fotossíntese em plantas descreve uma reação de oxidação-redução
na qual H2O doa elétrons para a redução de CO2 a carboidrato (CH2O) : 
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3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] NELSON, DAVID L, LEHNINGER, ALBERT L. COX, MICHAEL M. Princípios de
bioquímica de Lehninger. 6.ed. Nova Iorque: W.H.Freeman and Company., 2013.
[2] ANTONIO MARENCO, RICARDO, ALFREDO ANTEZANA-VERA,
SAULROMENYA DOS SANTOS GOUVEA, PAULA et al. Fisiologia de espécies
florestais da Amazônia: fotossíntese, respiração e relações hídricas. Revista Ceres, n.0034-
737X, p.786, 2014.
[3] GONZALEZ, H.D. Fotossíntese. UFGRS. Disponível em :
<https://www.ufrgs.br/lacvet/restrito/pdf/fotossintese.pdf>. Acesso em: 17 fev.2019.
[4] Luz e pigmentos fotossintéticos. Khan Academy. Disponível em:
<https://pt.khanacademy.org/science/biology/photosynthesis-in-plants/the-light-dependent-
reactions-of-photosynthesis/a/light-and-photosynthetic-pigments>. Acesso em: 17 fev. 2019.
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