Fotossíntese na Cafeicultura

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Fotossíntese: 
- Conceito e Histórico 
- Estruturas Fotossintéticas 
- RFA 
 
Anna Lygia de Rezende Maciel 
e-Tec Brasil – Alfabetização Digital 
Apresentar a fotossíntese como ciência aplicada à cafeicultura. 
 
 
 
 
Objetivos 
Ao final desta aula, você, aluno (a) do Curso Técnico em Cafeicultura, deverá 
ser capaz de: 
1. Caracterizar o processo fotossintético; 
2. Identificar a importância das estruturas fotossintéticas; 
3. Analisar a importância da radiação fotossinteticamente ativa nos organismos 
fotossintéticos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I. Fotossíntese 
Fotossíntese é um processo realizado pelas plantas para a produção de 
energia necessária para a sua sobrevivência. 
 
Vamos entender como acontece a fotossíntese? 
 
 A água e os sais minerais são retirados do solo através da raiz da planta e 
chega até as folhas pelo caule em forma de seiva, denominada seiva bruta. A 
luz do sol, por sua vez também é absorvida pela folha, através da clorofila, 
substância que dá a coloração verde das folhas (Figura 1). Então a clorofila e a 
energia solar transformam os outros ingredientes em glicose. Essa substância 
é conduzida ao longo dos canais existentes na planta para todas as partes do 
vegetal. Ela utiliza parte desse alimento para viver e crescer; a outra parte fica 
armazenada na raiz, caule e sementes, sob a forma de amido. 
 
 
 
Figura 1: Representação esquemática da fotossíntese. 
Fonte: smartkids.terra.com.br/.../fotossintese.gif 
 
 
 
A fotossíntese também desempenha outro importante papel na natureza: 
a purificação do ar, pois retira o gás carbônico liberado na nossa respiração ou 
na queima de combustíveis, como a gasolina, e ao final, libera oxigênio para a 
atmosfera. 
 
 
Vale a pena você ler! 
Até o século XVIII os cientistas acreditavam que a nutrição das plantas 
ocorria unicamente através do solo, você acredita? Na primeira metade do 
século 17, o médico van Helmont cresceu uma planta em um jarro com terra e 
regou a planta somente com água da chuva. J. B. van Helmont observou que 
após 5 anos, a planta tinha crescido bastante, mas a quantidade de terra no 
jarro quase não decresceu. Van Helmont concluiu que o material utilizado pela 
planta para o seu crescimento veio da água utilizada para regá-la. Em 1727 
Stephen Hales sugeriu que parte os elementos da planta vinha da atmosfera e 
que a luz participava ativamente desse processo. Em 1777, o químico inglês 
Joseph Priestley (1733-1804) descobriu que as plantas poderiam "restaurar o 
ar que havia sido danificado pela queima de uma vela". Ao colocar uma vela 
coberta por um jarro, percebeu que a chama apagava rapidamente. Em 
seguida, Priestley colocou um camundongo no mesmo recipiente em que 
estava a vela. 
Você sabe o que aconteceu com o camundongo? 
O animal morreu (Figura 2). 
Num terceiro momento, ele colocou um ramo de hortelã no jarro e dez dias 
depois conseguiu acender a vela. Finalmente, ele pôs um camundongo no 
recipiente onde já estavam a vela e a hortelã. Desta vez, o ratinho sobreviveu 
(Figura 3). 
 
 
Figura 2: Camundongo em um jarro de vidro fechado hermeticamente. 
 
Figura 3: Camundongo em um jarro de vidro fechado com um ramo de hortelã. 
 
O físico Jan Ingenhousz (1730-1799) confirmou o trabalho de Priestley 
em 1778. Ele observou que a luz era responsável pela "restauração do ar"; 
descobriu que somente as partes verdes da planta "restauram" o ar. Anos mais 
tarde, Jan Ingenhousz formulou a hipótese de que a planta trocava "ar de má 
qualidade" por "ar de boa qualidade". Ele sugeriu que, na presença da luz 
solar, uma planta consumia gás carbônico, eliminava oxigênio e guardava o 
carbono como fonte de alimento. Você concorda com esta afirmação? 
O cientista Nicholas Theodore de Saussure (1767-1845) demonstrou 
que há troca de volumes iguais de oxigênio e gás carbônico durante a 
fotossíntese e que a planta retém carbono e ganha peso. 
Graças a essas experiências, o químico, Priestley, concluiu que 
"nenhum vegetal cresce em vão, pois limpa e purifica nossa atmosfera”. 
 
 
 O que Priestley pôde concluir após o experimento realizado com o 
camundongo na jarra hermeticamente fechada? 
 
 
 
 
 De acordo com este experimento, Priestley conclui que: 
 Atividade 1 – Atendendo o Objetivo 1 
 
 Resposta Comentada – Atividade 1 
 
- O camundongo confinado em um jarro fechado hermeticamente 
morreu devido ao “esgotamento” do ar. 
- Quando uma planta é colocada no jarro, junto com o camundongo, 
ambos se matem vivos. 
- Posteriormente demonstrou-se que os camundongos “esgotam” o ar 
por consumir gás oxigênio na respiração e as plantas “recuperam” o ar por 
liberarem o gás oxigênio através do processo fotossintético. 
 
 
A natureza de outros produtos químicos na fotossíntese foi finalmente 
demonstrada por Julius Sachs em 1864, ao verificar o aparecimento e 
crescimento de amido em cloroplastos iluminados. Desta forma, na metade do 
século XIX, a equação geral da fotossíntese foi formulada da seguinte maneira: 
 
 
 
 
 
 
Você sabia? 
Para a manutenção da vida, um constante fornecimento de energia é 
requerido. Uma diferença fundamental entre plantas e animais é a forma 
como é obtida a energia para a manutenção da vida. Os animais obtêm, nos 
alimentos, os compostos orgânicos, enquanto que a energia química é obtida 
através da respiração. Plantas absorvem energia em forma de luz a partir do 
sol, convertendo-a em energia química no processo chamado Fotossíntese. 
 
Atenção! 
 Assim dizemos que as plantas, de maneira geral, são autotróficas, ou 
seja, se auto-alimentam, enquanto que os animais são heterotróficos, 
precisam ingerir o alimento. 
 A Fotossíntese está muito ligada a Respiração, ou seja, pode-se dizer 
que a fotossíntese e a respiração são espelho uma da outra, e, de maneira 
geral, há um balanço entre estes dois processos na biosfera (= soma de 
organismos na Terra). 
 
 
 
Você já tem o conhecimento básico a respeito da importância do 
processo fotossintético. Qual a vantagem de conhecer este processo? 
______________________________________________________________ 
______________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
II. Estruturas envolvidas na fotossíntese 
 
 
 
Folha 
Célula 
clorofilada 
Parede 
celular 
Cloroplasto 
Núcleo 
 Atividade 2 – Atendendo o Objetivo 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4: Estruturas envolvidas no processo fotossintético. 
Vacúolo 
DNA 
Granum 
Cloroplasto 
Tilacóide 
Membrana 
interna 
Membrana externa 
Granum 
Tilacóide 
Membrana do tilacóide 
Complexo 
antena 
 
Figura 5: Cloroplasto. 
 
Vamos entender como são as estruturas responsáveis pelo 
processo fotossintético nas plantas! 
 
O cloroplasto, presente nas células vegetais, é composto por um sistema 
de membranas bem organizado denominados de tilacóides (Figura 4). As 
clorofilas estão contidas dentro deste sistema de membranas, o que fornece a 
coloração verde ao cloroplasto. Os tilacóides são os sítios das reações de luz 
da fotossíntese. 
Os tilacóides quando estão associadas entre si formam pilhas na forma 
de moeda conhecidas como grana, sendo que uma pilha apenas é 
denominada granum. Quando a tilacóide não está associado em pilhas temos 
o estroma lamela. Todo este conjunto de membranas encontra-se mergulhado 
em um fluído gelatinoso que preenche o cloroplasto, chamado de estroma, 
onde há enzimas, DNA, pequenos ribossomos e amido. As moléculas de 
clorofila se localizam nos tilacóides, reunidas em grupo, formando estruturas 
chamadas de “complexos de antena” ou “antena” (Figura 6). 
 
 
Figura 6: Complexo de “antena”. 
 
O cloroplasto é envolvido por duas membranas separadas, compostas 
de duas camadas de lipídios, sendo conhecidas como envelope. 
Resumidamente dois estágios seqüenciais ocorrem noscloroplastos: 
a) Primeiro, a luz com certos comprimentos de onda são capturadas e 
convertidas em energia química por uma série de passos chamados de 
reações de luz ou etapa fotoquímica. Essas reações são processadas nas 
membranas internas do cloroplasto (tilacóides). 
b) Segundo, o CO2 é fixado e reduzido a compostos orgânicos (glicose), 
particularmente açúcares, por uma série de passos chamados etapa 
bioquímica ou fixação de CO2 ou ainda fase escura. Esse processo ocorre 
na matriz fluída do cloroplasto (estroma). 
 Iremos estudar as etapas fotoquímica e bioquímica da fotossíntese nas 
aulas 10 e 11. Espero que você tenha entendido! 
FOTOSSISTEMA 
Centro de reação 
Aceptor 
de elétrons 
Doador de elétrons 
Fóton 
clorofila 
FOTOSSISTEMA I – P700  700nm  intergrana 
FOTOSSISTEMA II – P680 680nm  tilacóides 
 
III. Radiação Fotossinteticamente Ativa - RFA 
Apenas 5% da energia solar que alcança a Terra pode ser convertida em 
carboidratos através da fotossíntese foliar. A energia luminosa absorvida é 
perdida na forma de calor; usada em processos bioquímicos para promover a 
fixação do CO2 ou ainda ser usada no metabolismo geral da folha. Das 
radiações que chegam à Terra, 44% se situam na região das radiações visíveis 
que são utilizadas na fotossíntese. 
O sol funciona como uma imensa fornalha. 
 
A radiação solar atinge seu máximo no verão (dezembro-janeiro) e seu 
mínimo no inverno (junho-julho). Durante o dia, a intensidade máxima de 
radiação solar ocorre na proximidade do meio-dia. Você já observou estas 
mudanças na natureza? 
A luz é separada em diferentes cores (= comprimento de onda). 
Comprimento de onda é a distância de um pico a outro pico (ou onda a 
onda). A energia é inversamente proporcional ao comprimento de onda: longos 
comprimentos de onda têm menos energia do que comprimentos de onda 
curtos. 
 
Figura 7: Faixa do espectro magnético fotossinteticamente ativa. 
 
 
Figura 8: Radiação fotossinteticamente ativa – RAF. Luz visível. 
Apenas uma região limitada deste espectro, compreendida 
aproximadamente entre 400 e 700nm (Figuras 7 e 8) é aproveitada pelos seres 
vivos: é a luz visível ou faixa fotobiológica. 
Comprimentos de onda menores que 400nm (ultravioleta), devido ao 
elevado teor energético (menor comprimento de ondas maior energia), podem 
provocar alterações moleculares profundas, com conseqüências graves para 
os organismos. Você conhece os riscos dos raios ultra violetas ao seres vivos? 
Contrariamente, as radiações acima de 740nm (raios infravermelhos) 
não possuem a energia necessária e geralmente são absorvidos pelo vapor 
d’água presente na atmosfera terrestre. 
A presença de diferentes tipos de pigmentos nas células 
fotossintetizantes permite que eles aproveitem a energia luminosa ao longo, 
praticamente, de toda a região da luz visível (do azul ao vermelho – Figura 7). 
Além disso, as clorofilas são capazes de absorver eficientemente dois 
comprimentos de onda distintos: um mais energético – a luz azul – e outro 
menos energético – a luz vermelha. 
 
 
 
 
 
Você, como aluno (a) da disciplina Fisiologia do 
Cafeeiro, sabe explicar por que as folhas 
apresentam coloração verde? 
 
 
 
 
 É simples vamos entender? O comprimento de luz verde não é absorvido 
pela clorofila presente nas folhas, mas sim é refletida ou transmitida, daí a 
coloração verde das folhas. 
 
 
 
 
RESOLUÇÃO – ATIVIDADES PRÁTICAS 
 
 Resposta Comentada – Atividade 3 
 
 Atividade 3 – Atendendo o Objetivo 3 
 
 
 
Atividade 1 
 Já está resolvida. 
 
Atividade 2 
 
No caso específico da fotossíntese, certamente você analisou a 
importância da conscientização diante do fato de que a preservação da vida 
no planeta Terra depende dos seres fotossintetizantes. Essa conscientização 
deverá levar a uma atitude de respeito e conservação do ambiente, em seu 
sentido amplo. 
 
Atividade 3 
 Já está resolvida. 
 
 
 
Fotossíntese é um processo realizado pelas plantas para a produção de 
energia necessária para a sua sobrevivência. A cafeicultura moderna depende 
destes conhecimentos para que novas tecnologias sejam utilizadas em prol do 
aumento da produtividade e na qualidade de vida de todos os seres vivos que 
habitam nosso planeta. 
 
 
 
 
Fotossíntese é um processo realizado pelas plantas para a produção de 
energia necessária para a sua sobrevivência. 
Até o século XVIII os cientistas acreditavam que a nutrição das plantas 
ocorria unicamente através do solo. 
Na primeira metade do século 17, o médico van Helmont cresceu uma 
planta em um jarro com terra e regou a planta somente com água da chuva. 
CONCLUSÃO 
RESUMINDO... 
 
Em 1727 Stephen Hales sugeriu que parte dos elementos da planta vinha da 
atmosfera e que a luz participava ativamente desse processo. Graças a essas 
experiências, o químico, Priestley, em 1777, concluiu que "nenhum 
vegetal cresce em vão, pois limpa e purifica nossa atmosfera". A natureza 
de outros produtos químicos na fotossíntese foi finalmente demonstrada por 
Julius Sachs em 1864, ao verificar o aparecimento e crescimento de raso de 
amido em cloroplastos iluminados. Desta forma, na metade do século XIX, a 
equação geral da fotossíntese foi formulada da seguinte maneira: 
 
A estrutura fotossintética é composta pelo cloroplasto, presente nas 
células vegetais. As clorofilas estão contidas dentro deste sistema de 
membranas, o que fornece a coloração verde ao cloroplasto. Os tilacóides são 
os sítios das reações de luz da fotossíntese. 
 A luz branca, como a proveniente do sol, pode ser decomposta nas 
sete cores do espectro visível, que são as observadas na atmosfera, sob a 
forma do arco-íris: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. 
Além dessas cores, o espectro é formado também pelas radiações 
ultravioleta e infravermelho, invisível à vista humana. A luz é medida em 
comprimentos de onda e a unidade utilizada no sistema é o nanômetro (nm). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Durante esta aula tivemos a oportunidade de estudarmos a história da 
PRÓXIMA AULA 
 
fotossíntese, as estruturas fotossintéticas e a radiação fotossinteticamente 
ativa. Na próxima aula iremos entender como as fases da fotossíntese 
ocorrem nos organismos fotossintéticos. 
 
 Até lá! 
 
 
 
 
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BIBLIOGRAFIA