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B IO EN ER G ÉT IC A 19www.biologiatotal.com.br Estrutura do cloroplasto CLOROPLASTO E FOTOSSÍNTESE CLOROPLASTOS Os cloroplastos são um tipo de cromoplastos que contém pigmento chamado clorofila, que são capazes de absorver a energia luminosa e a converter em energia química, por um processo chamado fotossíntese. Eles são delimitados externamente por duas membranas lipoproteicas; em seu interior há um complexo membranoso formado por bolsas discoidais achatadas e empilhadas, os tilacoides, onde se localizam as móleculas do pigmento. As moléculas de clorofila dispõem-se de modo muito bem organizado nas membranas do tilacoide, formando os chamados complexos de antena, altamente eficientes na captação de energia luminosa. A membrana do tilacoide apresenta inúmeras dobras, formando tubos e bolsas achatadas, que geralmente se organizam em conjuntos de pilhas chamadas de grana. As cavidades internas dos grana estão em comunicação direta, constituindo um compartimento único, o lúmen do tilacoide. O espaço interno dos cloroplastos é preenchido por um fluido denominado estroma. Esta solução aquosa contém DNA, RNA, ribossomos e várias enzimas. 20 B IO EN ER G ÉT IC A FOTOSSÍNTESE , O Sol é a fonte de toda energia da biosfera. A fotossíntese é o processo pelo qual a energia luminosa é captada e convertida em energia química. A fotossíntese pode ser realizada tanto por organismos procariontes, como por eucariontes. Mais da metade de toda a fotossíntese da biosfera ocorre nos seres unicelulares, particularmente nas algas, que formam o fitoplâncton. Todos os seres fotossintetizantes, exceto algumas bactérias, utilizam a água como fonte de hidrogênio para produção de glicose. A equação geral para o processo é: 18O2 Gás Oxigênio com Isotopo Radioativo Gás Oxigênio H2 18O O2 CO2 C18O2 H2O Experiência com planta aquática e isótopo radioativo. Com base no experimento acima, sabendo da origem do gás oxigênio a partir da molécula de água. As clorofilas “a” e “b” apresentam espectros diferentes da absorção de luz, sendo a absorção maior nas faixas do violeta-azul e alaranjado-vermelho e menor na faixa do verde. PIGMENTOS FOTOSSINTETIZANTES Os pigmentos são substâncias que absorvem luz. A cor de um pigmento depende das faixas do espectro da luz visível que ele absorve ou reflete. A clorofila é verde; além das clorofilas, os carotenoides são pigmentos que absorvem luz em comprimentos de onda diferentes da clorofila. Estes pigmentos transferem energia luminosa para a clorofila. Além da clorofila e dos carotenoides, outros pigmentos podem também participar do processo de fotossíntese, como a xantofila (amarelo), a eritrofila (vermelho) e outros. O Espectro de Absoção de Luz pela Clorofila Esta equação indica que o organismo fotossintetizante utiliza o CO2 (gás carbônico) e a H2O (água), absorve energia luminosa por meio da clorofila (pigmento fotossintetizante) e produz glicose (açúcar) e O2 (gás oxigênio). Na fotossíntese dos vegetais e das algas, a água (H2O) é a fonte de hidrogênio e do gás oxigênio; e na fotossíntese das bactérias, a fonte de hidrogênio é o H2S (gás sulfídrico), mas neste caso não ocorre liberação de oxigênio, e sim de sulfeto (S2), por isso essas bactérias são chamadas de sulfobactérias. Experimentos utilizando água (H2O) e gás carbônico (CO2), marcados com oxigênio isótopo 18 demonstram que a origem do gás oxigênio é a molécula de água e não o gás carbônico (CO2). FASE CLARA A etapa fotoquímica também é chamada de fase clara da fotossíntese, uma vez que dependente B IO EN ER G ÉT IC A 21www.biologiatotal.com.br da luz para que as reações ocorram. Nesta etapa, as moléculas de clorofila, iluminadas, perdem elétrons, pois estes absorvem a energia luminosa do sol. O destino dos elétrons perdidos e a ocupação dos “vazios” nas moléculas de clorofila obedecem a dois mecanismos: A. Fotofosforilação Cíclica No chamado sistema de pigmento I, predomina a clorofila a. Esta, ao ser iluminada, perde um par de elétrons excitados (ricos em energia). O par de elétrons é recolhido por um aceptor, passando depois por uma cadeia de citocromos. Durante a passagem por esta cadeia, os elétrons perdem energia, que é usada para formar duas moléculas de ATP. Após a passagem pelos citocromos, o par de elétrons retorna à clorofila, ocupando o “vazio” que havia sido deixado. B. Fotofosforilação Acíclica Este processo utiliza o sistema de pigmento I, com predomínio da clorofila a, e o sistema de pigmento II, com predomínio da clorofila b. A clorofila a, iluminada, perde um par de elétrons ativados, recolhidos por um receptor, a ferredoxina. Ao mesmo tempo, a clorofila b, iluminada, perde um par de elétrons que, após percorrer uma outra cadeia de citocromos, ocupa o “vazio” deixado na molécula da clorofila a. Durante a passagem dos elétrons pela cadeia de citocromos, duas moléculas de ATP são produzidas. Dos produtos da fotólise da água, os elétrons irão ocupar o “vazio” na molécula da clorofila b, os prótons H+ são recolhidos pela ferredoxina, que irá reduzir o NADP a NADPH2, enquanto o oxigênio molecular é liberado. Resumindo, na etapa fotoquímica da fotossíntese, ocorrem os seguintes eventos: a. A energia luminosa captada pela clorofila é transferida para aceptores de elétrons. b. Quebra da molécula de água com a energia luminosa absorvida pela clorofila (fotólise). c. Liberação do O2 para a atmosfera proveniente da molécula de água. d. Captura dos H+ liberados na fotólise da molécula de água e formação de NADPH2. e. A energia liberada é convertida em energia química e fica armazenada nas moléculas de ATP. Esquema da fotofosforilação cíclica 22 B IO EN ER G ÉT IC A Representação das reações na fase clara e escura da fotossíntese. Corte transversais de uma folha da planta C3 e de uma C4. FASE ESCURA A etapa química também é conhecida por fase escura da fotossíntese, pois não é dependente da energia da luz. A energia necessária às reações de escuro provém das moléculas de ATP produzidas na fase de claro e do hidrogênio recolhidos pelo NADPH2. Pode, é claro, ocorrer na presença da luz. A energia assimilada na fase clara é empregada para incorporar átomos de carbono em moléculas orgânicas (como a glicose), produzindo substâncias mais apropriadas para o consumo, o armazenamento e o transporte. A incorporação do carbono ocorre em uma sequência cíclica de reações, o ciclo de Calvin ou ciclo das pentoses. As reações da fase escura se processam no estroma dos cloroplastos. Ao longo da evolução dos vegetais terrestres, surgiram 3 comportamentos diferentes que os mesmos apresentaram em relação ao modo de fixação de carbono e à perda de água, um recurso importantíssimo. Esses 3 tipos de vegetais são chamados de C3, C4 e CAM. PLANTAS C3 As plantas C3 recebem este nome por conta do ácido 3-fosfoglicérico formado após a fixação das moléculas de CO2. Estes vegetais compreendem a maioria das espécies terrestres, ocorrendo principalmente em regiões tropicais úmidas. As taxas de fotossíntese das plantas C3 são elevadas à todo o momento, tendo em vista que a planta atinge as taxas máximas de fotossíntese (TMF) em intensidades de radiação solar relativamente baixas. É por isso que são consideradas espécies esbanjadoras de água. Ainda assim, este grupo vegetal é altamente produtivo, contribuindo significativamente para o equilíbrio da biodiversidade terrestre. PLANTAS C4 As plantas C4 possuem grande afinidade com o CO2. Elas recebem este nome devido ao fato do ácido oxalacético possuir 4 moléculas de carbono, formado após o processo de fixação de carbono. Devido à alta afinidade com o CO2, as plantas C4 apresentam uma grande vantagem em relação às plantas C3: elas podem sobreviver em ambientes áridos. Isto se dá porque as plantas C4 só atingem as taxas máximas de fotossíntese sob elevadas intensidades de radiação solar,fazendo com que fixem mais CO2 por unidade de água perdida. Ou seja, elas são mais econômicas quanto ao uso da água, elas perdem menos água que as C3 durante a fixação e a fotossíntese. As plantas C4 são também conhecidas como “plantas de sol” por ocorrerem em áreas muitas vezes sem sombra alguma. Elas também ocorrem em áreas áridas com menores quantidades de água disponível nos solos. B IO EN ER G ÉT IC A 23www.biologiatotal.com.br PLANTAS CAM As plantas CAM são ainda mais econômicas quanto ao uso da água do que as plantas C4. Elas ocorrem em áreas desérticas ou intensivamente secas. A abertura dos estômatos (estruturas que controlam a entrada e saída de gases nas plantas) durante a noite, evitam a grande perda de água, ao mesmo tempo em que o CO2 é fixado, por meio do ácido málico. Durante o dia, os estômatos se fecham (não há grande perda de água) e o CO2 fixado é então utilizado na realização da fotossíntese sob elevadas intensidades de radiação solar. São também “plantas de sol”, assim como as C4. FATORES LIMITANTES DA FOTOSSÍNTESE A intensidade com a qual uma célula executa a fotossíntese pode ser avaliada por certos parâmetros que, variando, fazem variar a intensidade do processo. São os fatores limitantes da fotossíntese. O “princípio de Blackman” afirma que “quando um processo metabólico é influenciado por vários fatores, que atuam isoladamente, a velocidade do processo é limitada pelo fator de menor intensidade”. A. FATORES LIMITANTES INTERNOS – DIZEM RESPEITO À ESTRUTURA DA PLANTA: 1) Disponibilidade de pigmentos fotossintetizantes: como a clorofila é a responsável pela captação da energia luminosa, a sua falta restringe a intensidade da fotossíntese. 2) Disponibilidade de enzimas e de cofatores: todas as reações fotossintéticas envolvem a participação de enzimas ou de cofatores transportadores de elétrons, que devem existir em quantidade suficiente. 3) Os cloroplastos: são as organelas onde ocorrem as reações da fotossíntese. Quanto maior o número de cloroplastos, maior a eficiência do processo. B. FATORES LIMITANTES EXTERNOS – DIZEM RESPEITO ÀS CONDIÇÕES DO AMBIENTE: 1) Concentração de CO2 no ar: o dióxido de carbono é o substrato da etapa química da fotossíntese. Conforme aumenta a quantidade de gás carbônico disponível, aumenta a velocidade das reações. A elevação não é ilimitada, pois quando todo o sistema enzimático existente já tiver substrato (CO2) suficiente para agir, a concentração de CO2 deixa de ser fator limitante. 2) Temperatura: na etapa química, todas as reações são catalisadas por enzimas, e estas têm sua atividade influenciada pela temperatura. Em temperaturas elevadas, começa a ocorrer desnaturação enzimática e perda de atividade. Existe, portanto, uma temperatura ótima para o processo fotossintético, que não é a mesma para todos os vegetais. 3) Intensidade luminosa: uma planta no escuro não realiza fotossíntese. Aumentando a intensidade luminosa, a intensidade da fotossíntese aumenta até certo ponto. A intensidade luminosa deixa de ser o fator limitante quando a planta não tem como captar quantidade maior de luz. É o chamado ponto de saturação luminosa. 4) Comprimento de onda: nota-se excelente atividade fotossintética nas faixas do azul e do vermelho, e a pouca atividade na faixa do verde. Quando estudamos os fatores limitantes da fotossíntese, fazendo a análise individual de como cada um deles interfere no processo, deixamos os outros em condições ideais. C. PONTO DE COMPENSAÇÃO FÓTICO As células vegetais, assim como a enorme maioria das células vivas, realizam a respiração aeróbica, processo que absorve O2 e elimina CO2. A intensidade desse processo não é influenciada pela luz, e a célula o realiza tanto no claro como no escuro. 24 B IO EN ER G ÉT IC A Já a intensidade da fotossíntese é influenciada pela luz. Com respeito às trocas gasosas, a fotossíntese tem papel inverso ao da respiração, pois absorve CO2 e elimina O2. Desta forma, o Ponto de Compensação Fótico corresponde a intensidade luminosa onde a taxa respiratória tem a mesma intensidade da taxa fotossintética, ou seja, todo o oxigênio liberado na fotossíntese é consumido na respiração e todo gás carbônico liberado na respiração é consumido na fotossíntese. Neste ponto, o saldo energético da planta é igual a zero. O gráfico abaixo ilustra o que foi dito: Situação A: sob baixa luminosidade, a intensidade da fotossíntese é pequena, de tal forma que a intensidade da respiração é superior a ela. Nessa situação, a planta absorve O2 e elimina CO2 para o meio ambiente. Situação B: corresponde à intensidade luminosa na qual a intensidade da fotossíntese é exatamente igual à da respiração celular. Portanto, o oxigênio liberado pela fotossíntese é consumido na respiração celular, e o CO2 liberado na respiração celular é consumido na fotossíntese. Portanto, as trocas gasosas entre a planta e o ambiente são nulas. Esta intensidade luminosa é chamada Ponto de Compensação Luminoso ou Ponto de Compensação Fótico. Situação C: sob intensa luminosidade, a fotossíntese predomina sobre a respiração. Assim, a planta absorve CO2 e elimina O2 para o ambiente. Como a produção de compostos orgânicos é superior ao consumo, nesta situação a planta cresce e incorpora matéria orgânica. Existem dois momentos do dia em que a linha da fotossíntese coincide com a linha da respiração. Nestes horários, a quantidade de glicose produzida na fotossíntese é a mesma consumida na respiração, sendo assim também para o oxigênio e para o gás carbônico. Estes dois momentos acontecem durante a madrugada e ao entardecer. Para que uma planta se mantenha viva, há necessidade da linha fotossintética estar acima da linha respiratória. Desse modo, a planta produz mais açúcar do que consome, tendo, portanto o alimento para os horários em que não há luz. LEITURA COMPLEMENTAR PLANTAS CARNÍVORAS FAZEM FOTOSSÍNTESE? Plantas são capazes de produzir seu próprio alimento através da fotossíntese, e por isso são consideradas organismos autótrofos! Os organismos heterótrofos, como os animais, não tem esta capacidade e, por isso, precisam ingerir outros organismos para obter energia. Assista o vídeo clicando no link: https://goo.gl/18scUX Mas e as plantas carnívoras? Elas são organismos autótrofos ou heterótrofos, afinal? Confira a resposta dessa pergunta no vídeo abaixo! B IO EN ER G ÉT IC A 25www.biologiatotal.com.br QUIMIOSSÍNTESE A quimiossíntese é uma reação que produz energia química, convertida da energia de ligação dos compostos inorgânicos oxidados. Sendo a energia química liberada, empregada na produção de compostos orgânicos e gás oxigênio (O2), a partir da reação entre o dióxido de carbono (CO2) e água molecular (H2O), conforme demonstrado abaixo: Primeira Etapa: Composto Inorgânico + O2 → Compostos Inorgânicos oxidados + Energia Química Segunda Etapa: CO2 + H2O + Energia Química → Compostos Orgânicos + O2 Esse processo autotrófico de síntese de compostos orgânicos ocorre na ausência de energia solar. É um recurso normalmente utilizado por algumas espécies de bactérias e arqueobactérias (bactérias com características primitivas ainda vigentes), recebendo a denominação segundo os compostos inorgânicos reagentes, podendo ser: ferrobactérias e nitrobactérias ou nitrificantes (nitrossomonas e nitrobacter, gênero de bactérias quimiossintetizantes). As ferrobactérias oxidam substâncias à base de ferro para conseguirem energia química, já as nitrificantes, utilizam substâncias à base de nitrogênio. BACTÉRIAS NITRIFICANTES Presentes no solo, as nitrosomonas e nitrobacter, são importantes organismos considerados biofixadores de nitrogênio, geralmente encontradas livremente no solo ou associadas às plantas, formando nódulos radiculares. A biofixação se inicia com a assimilação no nitrogênio atmosférico (N2), transformando-o em amônia (NH3),reagente oxidado pela nitrossomona, resultando em nitrito (NO-2) e energia para a produção de substâncias orgânicas sustentáveis a esse gênero de bactérias. O nitrito, liberado no solo e absorvido pela nitrobacter, também passa por oxidação, gerando energia química destinada à produção de substâncias orgânicas a esse gênero e nitrato (NO-3), aproveitado pelas plantas na elaboração dos aminoácidos. Reação Quimiossintética nas Nitrossomonas: 1º) NH3 (amônia) + O2 → NO-2 (nitrito) + Energia 2º) 6 CO2 + 6 H2O + Energia → C6H12O6 (Glicose/ Compostos Orgânicos) + 6 O2 Reação Quimiossintética nas Nitrobacter: 1º) NO-2 (nitrito) + O2 → NO-3(nitrato) + Energia 2º) 6CO2 +6H2O+Energia→C6H12O6 +6O2 Assim, podemos perceber que o mecanismo de quimiossíntese, extremamente importante para a sobrevivência das bactérias nitrificantes também é bastante relevante ao homem. Conforme já mencionado, o nitrito absorvido pelas plantas, convertidos em aminoácidos, servem como base de aminoácidos essenciais à nutrição do homem. Dessa forma, fica evidente a interdependência existente entre os fatores bióticos (a diversidade dos organismos) e os fatores abióticos (aspectos físicos e químicos do meio ambiente). O QUE SÃO CHAMINÉS HIDROTERMAIS? Ao longo do sistema vulcânico de cadeias mesoceânicas, a água do mar se infiltra pelas rachaduras da crosta até chegar a pontos extremamente quentes. Ela fica então 26 B IO EN ER G ÉT IC A superaquecida, reage com as rochas e absorve diversas substâncias químicas. Fica também mais leve, sobe em direção ao leito oceânico e forma as chaminés hidrotermais — fontes hidrotermais ou gêiseres. “A força e o espetáculo que elas apresentam rivalizam com os de seus equivalentes em terra”, diz uma obra de referência. Além disso, a temperatura dessas fontes encontradas no leito oceânico pode chegar a 400 °C — mais quente que chumbo derretido! Mas visto que está debaixo de quilômetros de oceano, o líquido superaquecido sofre uma pressão tão grande que não forma vapor. Surpreendentemente, a poucos milímetros desses jatos quentes, a temperatura ambiente do mar é, em geral, poucos graus acima do ponto de congelamento. A água das fontes esfria rapidamente e os minerais que ela contém se depositam no leito oceânico, formando montes e chaminés. Estas podem atingir 9 metros de altura. De fato, descobriu-se uma chaminé com 45 metros de altura e uns 10 metros de diâmetro — e ela ainda está crescendo! As chaminés hidrotermais podem morrer ou ressurgir de tempos em tempos, o que torna muito incerta a subsistência dos seres que vivem ao seu redor. Mas algumas criaturas sobrevivem migrando para outras chaminés. Através da quimiossíntese, diversas bactérias conseguem sobreviver mesmo sem luz neste ambiente hostil e servem de base para a cadeia alimentar de todo um ecossistema das profundezas que ainda não é muito conhecido. LEITURA COMPLEMENTAR FOTOSSÍNTESE ARTIFICIAL PARA AMENIZAR O EFEITO ESTUFA Pesquisadores dos Estados Unidos desenvolveram uma forma artificial de realizar a fotossíntese. A estrutura utilizada é capaz de captar o dióxido de carbono da atmosfera, e convertê-lo em energia solar. Desde que começamos a estudar os conteúdos de botânica, aprendemos que as plantas são seres autótrofos, pois “produzem o seu próprio alimento” e nós, humanos e demais animais, somos seres heterótrofos, já que precisamos consumir alimentos de outras fontes, em busca de energia. A produção do próprio alimento, realizada pelas plantas, acontece através de uma reação química simples, a fotossíntese. “Grosseiramente falando”, o gás carbônico é captado da atmosfera, e com uma forcinha da água e da luz solar, é transformado em oxigênio e glicose. Essencial para a vida na Terra, pesquisadores neste ano parecem ter descoberto uma forma para, de forma artificial, realizar o processo de fotossíntese e ainda amenizar os gases do efeito estufa. Desenvolvida por pesquisadores da Universidade da Flórida Central, a estrutura responsável pela fotossíntese artificial é chamada de MOF, metal-organic framework (em português, estrutura metalorgânica). A MOF é toda feita de titânio, material capaz de absorver a luz visível, e assemelha-se a uma pequena cama de bronzeamento artificial. Na estrutura, “antenas” captam a luz, e o dióxido de carbono (CO2) é transformado em moléculas de formiato e formamida, tipos diferentes de combustível solar. EX ER CÍ CI O S 27www.biologiatotal.com.br ANOTAÇÕES Para que a eficiência da MOF seja maior, a estrutura precisa ser ampliada, e assim um espectro de luz visível considerável, será captado. Em maior escala, ela pode ser colocada próxima à usinas de energia, reduzindo significativamente a quantidade de CO2 liberada na atmosfera. O dióxido de carbono captado para a MOF, passaria pelo processo de “reciclagem” dos gases de efeito estufa, produzindo energia solar, que seria colocada no funcionamento da usina novamente. Após a realização da fotossíntese artificial, o ar tornou-se mais limpo e o excesso de energia pôde ser aplicado em outro lugar. Precisamos de tecnologias viáveis, que diminuam os níveis exorbitantes de gases de efeito estufa, contribuindo com a estabilização do clima para esta e para as próximas gerações. Outra alternativa citada seria a utilização de telhas de casas, fabricadas com materiais capazes de “limpar” o ar e produzir energia ao mesmo tempo, assim como a MOF. E aí... Você conhece mais alguma tecnologia que pode ajudar o nosso Planeta? Fonte: Journal of Materials Chemistry A. 28 EX ER CÍ CI O S EXERCÍCIOS a b c d e utilização de água. absorção de fótons. formação de gás oxigênio. proliferação dos cloroplastos. captação de dióxido de carbono. no intervalo A-B a planta consome mais matéria orgânica que aquela que sintetiza e, a partir do ponto B, ocorre aumento da biomassa vegetal. no intervalo A-C a planta apenas consome as reservas energéticas da semente e, a partir do ponto C, passa a armazenar energia através da fotossíntese. a linha 1 representa a taxa de respiração, enquanto a linha 2 representa a taxa de fotossíntese. no intervalo A-C a planta se apresenta em processo de crescimento e, a partir do ponto C, há apenas a manutenção da biomassa vegetal. no intervalo A-B a variação na intensidade luminosa afeta as taxas de respiração e de fotossíntese e, a partir do ponto C, essas taxas se mantêm constantes. CAIU NO ENEM - 2017 CAIU NA UNESP - 2017 CAIU NA UFPR - 2017 CAIU NA FUVEST - 2017 Pesquisadores conseguiram estimular a absorção de energia luminosa em plantas graças ao uso de nanotubos de carbono. Para isso, nanotubos de carbono “se inseriram” no interior dos cloroplastos por uma montagem espontânea, através das membranas dos cloroplastos. Pigmentos da planta absorvem as radiações luminosas, os elétrons são “excitados” e se deslocam no interior de membranas dos cloroplastos, e a planta utiliza em seguida essa energia elétrica para a fabricação de açúcares. Os nanotubos de carbono podem absorver comprimentos de onda habitualmente não utilizados pelos cloroplastos, e os pesquisadores tiveram a ideia de utilizá-los como “antenas”, estimulando a conversão de energia solar pelos cloroplastos, com o aumento do transporte de elétrons. Nanotubos do carbono incrementam a fotossíntese de plantas. Disponível em: httpV/lqes. iqm.unicamp.br. Acesso em: 14 nov. 2014 (adaptado) O aumento da eficiência fotossintética ocorreu pelo fato de os nanotubos de carbono promoverem diretamente a: Os gráficos apresentam as taxas de respiração e de Considerando a fotossíntese e a respiração celular aeróbica, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas: ( ) Quando a taxa de fotossíntese é maior que a taxa de respiração celular, há maior disponibilidade de carboidratos para a planta. ( ) Em plantas, a taxa de fotossíntese é sempre superior à taxa de respiraçãocelular aeróbica. ( ) As taxas de fotossíntese e de respiração celular podem se equivaler, de modo que todo o gás carbônico produzido na respiração é utilizado na fotossíntese. ( ) A fotossíntese produz carboidratos, que são utilizados na respiração celular, e a respiração celular transforma os carboidratos em dióxido de carbono, que é utilizado na fotossíntese. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. F – V – V – F. V – F – V – V. V – V – F – V. F – F – F – V. V – F – F – F. Considere estas três reações químicas realizadas por seres vivos: I. Fotossíntese 6 H2O + 6 CO2 luz 6 O2 + C6H12O6 II. Quimiossíntese metanogênica CO2 +4H2 CH4 +2H2O III. Respiração celular 6 O2 + C6H12O6 6 H2O + 6 CO2 A mudança no estado de oxidação do elemento carbono em cada reação e o tipo de organismo em que a reação ocorre são: I II III redução; autotrófico. redução; autotrófico. oxidação; heterotrófico e autotrófico. oxidação; autotrófico. oxidação; heterotrófico. oxidação; autotrófico. redução; autotrófico. redução; heterotrófico e autotrófico. redução; heterotrófico e autotrófico. oxidação; autotrófico e heterotrófico. redução; autotrófico. oxidação; autotrófico. oxidação; heterotrófico. oxidação;autotrófico. redução; heterotrófico. a a a b b b c c c d d d e e e fotossíntese de uma planta em função da intensidade luminosa a que é submetida. De acordo com os gráficos e os fenômenos que representam, EX ER CÍ CI O S 29www.biologiatotal.com.br (CFTRJ 2016) “Luz do sol Que a folha traga e traduz Em verde novo Em folha, em graça Em vida, em força, em luz...” O trecho acima pertence a uma música do cantor Caetano Veloso traduzindo um processo biológico muito importante realizado pelas plantas e essencial para a sobrevivência das mesmas. Sendo assim, o nome do processo e a equação química simplificada do processo, estão representados respectivamente na alternativa: fotossíntese, respiração celular, fotossíntese, respiração celular, Luz 6 12 6 2 2 2C H O 6O 6H O 6CO+ → + Luz 2 2 6 4 62H O 6CO C H O 12CO+ → + Luz 2 2 6 12 6 26 CO 6H O C H O 6O+ → + Luz 6 8 16 2 2 2C H O 2H O 6H O 6Co+ → + (UPE-SSA 1 2016) A etapa (I) __________ da fotossíntese ocorre no estroma dos cloroplastos, sem necessidade direta da luz. Nessa etapa, o CO2 recebe o hidrogênio transportado pelas moléculas de NADPH2, o qual é proveniente da (II) __________ da água. O produto do (III) __________ é, na realidade, um carboidrato de três carbonos, que origina (IV) __________ e (V) __________. Assinale a alternativa cujos termos preenchem CORRETAMENTE as lacunas. a a b b c c d d 1 2 (CP2 2016) Leia o texto a seguir. “Experimentos para ‘fertilizar’ os oceanos com ferro e favorecer assim a floração de fitoplâncton no mar mostram novos caminhos para lutar contra o aquecimento do planeta”, é o que mostra um estudo publicado pela revista Nature, em julho de 2012. Uma maior floração do fitoplâncton, conjunto de organismos representado por espécies autótrofas e microscópicas, propiciará diretamente que uma taxa maior de um certo gás estufa seja retirado da atmosfera. 3 a b c d e I. química; II. glicólise; III. Ciclo de Krebs; IV. amido; V. sacarose I. química; II. fotólise; III. Ciclo de Calvin; IV. glicose; V. frutose I. fotoquímica; II. fotólise; III. Ciclo das pentoses; IV. glicose; V. amido I. quimiossintética; II. glicólise; III. Ciclo do Carbono; IV. maltose; V. glicose I. fotoquímica; II. fotólise; III. Ciclo Biogeoquímico; IV. frutose; V. amido Marque a alternativa correta que indica, respectivamente, o gás que seria retirado da atmosfera, e qual o processo biológico responsável por esse fenômeno. Oxigênio e fotossíntese. Gás carbônico e fotossíntese. Oxigênio e respiração celular. Gás carbônico e respiração celular. (PUCRS 2015) Baseados nos conhecimentos biológicos, pesquisadores brasileiros têm buscado converter água e luz solar em combustível. A estratégia é separar oxigênio e hidrogênio pela quebra da molécula de água, usando a energia luminosa. Para isso, um nanomaterial será usado para absorver a energia luminosa que promoverá essa reação. Oxigênio e hidrogênio gasosos serão, então, armazenados e, quando recombinados, produzirão eletricidade e água. Um processo semelhante é realizado naturalmente nos vegetais durante a fase luminosa da fotossíntese, quando há __________ para quebrar a molécula de água e liberar __________ gasoso. Com a luz, há transferência de __________ para NADP+ e, finalmente, é gerado(a) __________, que atuará como combustível químico. ADP – hidrogênio – oxigênio – clorofila ATP – oxigênio – hidrogênio – ATP ATP – hidrogênio – oxigênio – ADP clorofila – oxigênio – hidrogênio – ATP clorofila – hidrogênio – oxigênio – ADP a b c d e 5 a b c d (PUCSP 2016) Uma determinada espécie do grupo das traqueófitas (plantas vasculares) tem grande área foliar, garantindo a absorção de energia luminosa para realizar com sucesso o processo de fotossíntese. Nesse processo, além da luz, há utilização de gás carbônico e água, e produção de substâncias orgânicas, que são transportadas da folha para o caule e para a raiz pelo floema. oxigênio e água, e produção de substâncias orgânicas, que são transportadas da folha para o caule e para a raiz pelo floema. gás carbônico e água, e produção de substâncias orgânicas, que são transportadas da folha para o caule e para a raiz pelo xilema. oxigênio e água, e produção de substâncias orgânicas, que são transportadas da folha para o caule e para a raiz pelo xilema. 4 (UFRGS 2015) Sobre a fotossíntese, é correto afirmar que as reações dependentes de luz convertem energia luminosa em energia química. o hidrogênio resultante da quebra da água é eliminado da célula durante a fotólise. as reações dependentes de luz ocorrem no estroma do cloroplasta. o oxigênio produzido na fotossíntese é resultante das reações independentes da luz. os seres autótrofos utilizam o CO2 durante as reações dependentes de luz. a b c d e 6 30 EX ER CÍ CI O S (UECE 2015) A fotossíntese compreende o processo biológico realizado pelas plantas, que transformam energia luminosa em energia química e liberam oxigênio, renovando o ar da atmosfera. A fotossíntese realizada por vegetais produz oxigênio a partir da hidrólise da água na fase escura. por meio da fotólise do gás carbônico atmosférico. do CO2 resultante da respiração do vegetal. a partir da fotólise da água absorvida pelo vegetal. (UTFPR 2015) A respeito da fotossíntese, é correto afirmar que: é realizada somente por plantas terrestres. organismos que realizam este processo são chamados de herbívoros. é um processo que libera gás carbônico para o ambiente. pode ser representada pela reação simplificada: gás carbônico + água → glicose + gás oxigênio. é realizada por seres heterótrofos. (CFTRJ 2014) Bicho fazendo fotossíntese?! Você deve saber que, para se alimentar, as plantas transformam luz solar em glicose em um processo chamado fotossíntese. Agora, uma novidade: cientistas franceses descobriram que o pulgão da espécie Acyrthosiphon pisum pode, assim como as plantas, gerar energia a partir da luz. É a primeira vez que uma coisa assim é observada no reino animal... Segundo Jean Christophe Valmalette, físico da Universidade do Sul Toulon-Var, na França, isso só é possível porque tal inseto produz carotenoides, um tipo de pigmento encontrado em vegetais como a cenoura, “Assim como as plantas usam a clorofila para absorver a luz do sol e gerar energia, o pulgão faz o mesmo usando como pigmento o carotenoide”, explica. A descoberta aconteceu quando os cientistas colocaram alguns pulgões em ambientes com luz e outros em locais escuros. Depois disso, eles mediram a quantidade de adenosina trifosfato(ATP) que era produzida por esses animais nas duas situações. “O ATP é uma molécula responsável por armazenar energia e nós vimos que, quanto mais iluminado é o ambiente, mais ATP o pulgão produz”, diz Jean. (Texto extraído da revista on-line Ciência hoje das Crianças. htpifchc.cienciahoje.uol.com.bclbicho-fpzendo-fotossintese/. acesso em 29109/2013.) A respeito do texto acima e considerando a reação da fotossíntese, assinale a afirmativa CORRETA. O dióxido de carbono (CO2) transforma-se em oxigênio. A fotossíntese ocorre independente da luz. O excedente da fotossíntese converte-se em amido. A luz quebra a molécula de glicose e produz energia. (ACAFE 2014) O gás carbônico necessário para a realização da fotossíntese vegetal penetra nas folhas através de estruturas denominadas estômatos (do grego stoma, boca). A abertura e o fechamento dos estômatos dependem de diversos fatores, a a b b c c d d 7 8 9 10 a b c d e (UNESP 2015) Um químico e um biólogo discutiam sobre a melhor forma de representar a equação da fotossíntese. Segundo o químico, a equação deveria indicar um balanço entre a quantidade de moléculas e átomos no início e ao final do processo. Para o biólogo, a equação deveria apresentar as moléculas que, no início do processo, fornecem os átomos para as moléculas do final do processo. As equações propostas pelo químico e pelo biólogo são, respectivamente, 12 a a a b b b c c c d d d e (CFTMG 2017) Analise o gráfico a seguir. 11 principalmente da luminosidade, da concentração de gás carbônico e do suprimento hídrico. A respeito do comportamento dos estômatos, assinale a alternativa correta que completa as lacunas da frase a seguir. Os estômatos tendem a fechar quando a intensidade luminosa é __________, ou a concentração de CO2 no mesófilo foliar é __________. Ao contrário, eles tendem a abrir quando o suprimento de água nas raízes é _________. alta - baixa - baixo baixa - baixa - alto baixa - alta - alto alta - alta - baixo Considerando uma planta em situação experimental mantida, constantemente, na intensidade luminosa A, o resultado esperado é que essa planta entre em estado de dormência. consuma seus recursos até morrer. consiga desenvolver-se normalmente. inicie o processo de reprodução sexuada. EX ER CÍ CI O S 31www.biologiatotal.com.br Suponha que uma cultura de algas verdes seja iluminada e receba gás carbônico com o isótopo C-14 e água com o isótopo O-18 Pode-se afirmar que o gás carbônico participa das etapas A e B e prever que ocorra produção de glicose com o isótopo C-14 nas duas etapas. o gás carbônico participa apenas da etapa A e prever que ocorra produção de glicose com o isótopo C-14 nesta etapa. a água participa das etapas A e B e prever que ocorra liberação de oxigênio com o isótopo O-18 nas duas etapas. a água participa apenas da etapa A e prever que ocorra liberação de oxigênio com o isótopo O-18 nesta etapa. (UECE 2016) Segundo Campbell (2005), Aristóteles tinha observado e descrito que as plantas necessitavam de luz solar para adquirir a sua cor verde. No entanto, só em 1771, a fotossíntese começou a ser estudada por Joseph Priestley. Este químico inglês, confinando uma planta numa redoma de cristal comprovou a produção de uma substância que permitia a combustão e que, em certos casos, avivava a chama de um carvão em brasa. Posteriormente, concluiu-se que a substância observada era o gás oxigênio. Sobre o processo da fotossíntese, é INCORRETO afirmar que a equação simplificada da fase fotoquímica é 12 H2O + 12 NADP + 18 ADP + 18P - (luz) → 18 ATP + 6 NADPH2 + 12 O2 a fase fotoquímica, que é a primeira fase do processo fotossintético, ocorre nos tilacoides na transferência de elétrons entre os aceptores, os elétrons vão liberando energia gradativamente e esta é aproveitada para transportar hidrogênio iônico de fora para dentro do tilacoide, reduzindo o pH do interior deste. a fase denominada de ciclo de Calvin ou ciclo das pentoses ocorre no estroma do cloroplasto. (FAC. ALBERT EINSTEIN - MEDICIN 2016) Analise o esquema abaixo, que se refere, de forma bem simplificada, ao processo de fotossíntese. 14 15 13 a a b b c c d d (CPS 2016) A agricultura é a arte de colher o sol. Essa frase, divulgada nos cursos de Agronomia, expressa o quanto a agricultura depende de fenômenos e elementos naturais mais do que qualquer outra atividade econômica conhecida. Isso ocorre porque a produção agropecuária depende de uma capacidade especial típica dos vegetais: sintetizar seu próprio alimento. Porém, assim como todos os demais seres vivos, as plantas também precisam de água e de nutrientes minerais que elas retiram do solo pelas raízes. Entretanto, as plantas podem “fabricar” as substâncias orgânicas de que necessitam para sua a b c d e (UERJ 2016) Em plantas carnívoras, a folha não é utilizada apenas para realização de fotossíntese, mas também para alimentação, através da captura de insetos. Como as plantas com muitas adaptações para o carnivorismo apresentam um gasto energético extra em estruturas como glândulas e pelos, suas folhas são, em geral, menos eficientes fotossinteticamente. Considere três tipos de plantas: - não carnívoras; - carnívoras pouco modificadas para tal função; - carnívoras altamente modificadas para tal função. Com o objetivo de estudar a adaptação para esse modo de alimentação, os três tipos foram colocados em quatro meios experimentais diferentes. Observe a tabela: 16 nutrição e fazem isso por meio de um processo bioquímico chamado de fotossíntese, o qual depende da energia do sol para acontecer. <http://tinyurl.com/pw336dv> Acesso em: 20.08.2015. Adaptado. A partir das informações do texto, assinale a alternativa correta. O solo depende da energia do sol e das raízes das plantas para realizar o processo de fotossíntese. A agricultura possui autonomia, pois independe de fenômenos naturais para sua existência. As plantas não dependem de outros seres vivos para produzir o próprio alimento. As sementes das plantas adubam organicamente o solo no processo de fotossíntese. O solo produz os materiais orgânicos e energia para nutrir as plantas e o processo agrícola. (UEPB 2013) Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachussets desenvolveram uma célula solar, do tamanho de um baralho de cartas, que imita a fotossíntese, o processo de produção de energia a partir de luz, água e sais minerais. Os cientistas acreditam que a folha artificial é uma fonte de energia elétrica promissora e de baixo custo (Planeta, jun/2011). Acerca do processo fotossintético assinale a alternativa correta. 17 a b c d Meio Experimental Quantidade de sais minerais Condição de iluminação W Alta Baixa X Baixa Baixa Y Alta Alta Z Baixa Alta As plantas carnívoras altamente modificadas tiveram melhor adaptação, sobretudo, no seguinte meio experimental: W X Y Z 32 EX ER CÍ CI O S (FEEVALE 2012) O sequestro de carbono é um processo de remoção de gás carbônico da atmosfera por organismos fotossintetizantes, o que ocorre em oceanos e florestas. Assinale a alternativa incorreta sobre a fotossíntese. Para ocorrer, é necessária a presença de clorofila, que é um pigmento verde. A etapa fotoquímica ocorre nos tilacoides dos cloroplastos. A etapa bioquímica ocorre no estroma dos cloroplastos. Pode ser representada pela equação: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + O2. O oxigênio é produzido na etapa fotoquímica a partir da fotólise da água. (UNESP 2012) Gustavo foi contratado para trabalhar como jardineiro em uma residência na cidade de São Paulo. Os proprietários do imóvel exigiram que Gustavo mantivesse a grama sempre irrigada e aparada a uma altura específica, o que, dependendo da época do ano, exigiu podas mais ou menos frequentes. Considerando que o balanço entre taxa de fotossíntesee taxa de respiração varia ao longo do ano em razão das diferenças de temperatura, intensidade luminosa e períodos de claro e escuro ao longo das 24 horas do dia, pode-se afirmar corretamente que as podas foram mais frequentes entre outubro e dezembro, período no qual a luminosidade intensa determinou o aumento da taxa de fotossíntese, mantendo o gramado no seu ponto de compensação fótica. mais frequentes entre dezembro e fevereiro, período no qual o aumento da intensidade luminosa determinou um aumento na taxa de respiração. 19 18 a a b b c c d d e e (Uftm 2012) O gráfico ilustra o espectro de absorção da luz pelas clorofilas a e b, em diferentes comprimentos de onda. Elas são duas das principais clorofilas presentes nos eucariontes fotossintetizantes. 20 a b c d e Suponha que três plantas (I, II e III) da mesma espécie ficaram expostas diariamente aos comprimentos de onda 460 nm, 550 nm e 660 nm por um mês, respectivamente. É possível supor que todas sucumbiram depois desse período, devido à falta de reservas orgânicas. apenas a planta II conseguiu sintetizar matéria orgânica suficiente para crescer. as plantas I e III conseguiram sintetizar matéria orgânica suficiente para crescerem. todas permaneceram no seu ponto de compensação fótico durante esse período. a planta II respirou e as outras realizaram somente a fotossíntese para crescer. (UEL 2017) Os ritmos biológicos manifestam-se em períodos de tempo que podem variar de milissegundos até anos. Muitos desses ritmos estão associados ao ciclo geofísico chamado de claro/escuro, o qual é de suma importância para todas as espécies que possuem pigmentos fotossintetizantes. Com base nos conhecimentos sobre fotossíntese, considere as afirmativas a seguir. I. Na presença da luz, o dióxido de carbono (CO2), necessário à fotossíntese, chega às células fotossintetizantes através dos estômatos, estruturas presentes nas folhas. II. Na fase química, ocorrem a quebra da molécula de água, o transporte de elétrons com produção de NADPH, a síntese de ATP e, como resultado, a fixação de carbono. III. As plantas chamadas de C4 são abundantes em ambientes que disponibilizam pouca luz, muita água, temperatura baixa, e possuem uma menor demanda energética por necessitarem de menos ATP para fixar o carbono. 21 menos frequentes entre abril e junho, período no qual as baixas temperaturas determinaram o aumento da taxa de respiração e colocaram o gramado acima de seu ponto de compensação fótica. menos frequentes entre junho e agosto, período no qual a diferença entre a taxa de fotossíntese e a taxa de respiração tornou-se menor. menos frequentes entre agosto e outubro, período no qual os dias mais curtos em relação às noites levaram a uma taxa de fotossíntese abaixo da taxa de respiração. a b c d e O ponto de compensação fótica de uma planta é a intensidade de luz em que o volume de CO2 produzido na respiração é exatamente igual àquele consumido pela fotossíntese. A folha artificial terá seu melhor rendimento quando exposta aos comprimentos de onda do infravermelho, assim como as folhas naturais que têm maior taxa fotossintética quando iluminadas por luz vermelha. A folha artificial deve conter células eletrônicas especiais responsáveis pela transformação da luz solar em energia elétrica, semelhantes aos estômatos, organela da célula vegetal onde ocorre a fotossíntese. A fotossíntese é afetada apenas pela concentração de gás carbônico na atmosfera, pela temperatura e pela intensidade luminosa. Dentre os organismos vivos, as plantas são os únicos capacitados a realizar a fotossíntese. EX ER CÍ CI O S 33www.biologiatotal.com.br (UERJ 2015) Em um experimento, os tubos I, II, III e IV, cujas aberturas estão totalmente vedadas, são iluminados por luzes de mesma potência, durante o mesmo intervalo de tempo, mas com cores diferentes. Além da mesma solução aquosa, cada tubo possui os seguintes conteúdos: 22 a a b b c c d d e A solução aquosa presente nos quatro tubos tem, inicialmente, cor vermelha. Observe, na escala abaixo, a relação entre a cor da solução e a concentração de dióxido de carbono no tubo. Os tubos I e III são iluminados por luz amarela, e os tubos II e IV por luz azul. Admita que a espécie de alga utilizada no experimento apresente um único pigmento fotossintetizante. O gráfico a seguir relaciona a taxa de fotossíntese desse pigmento em função dos comprimentos de onda da luz. Após o experimento, o tubo no qual a cor da solução se modificou mais rapidamente de vermelha para roxa é o representado pelo seguinte número: (IFCE 2016) 23 Na figura acima estão esquematizados dois importantes processos celulares, sobre os quais foram propostas quatro afirmativas. I. O processo representado por a ocorre no interior dos cloroplastos (I) e representa a fotossíntese, na qual a energia luminosa é absorvida pela clorofila, armazenada em bolsas denominadas tilacoides (II), posteriormente usada na síntese de açúcares. II. Os produtos do processo representado por a, açúcar e oxigênio, são usados na respiração celular realizada pelas mitocôndrias (III), e no interior da estrutura IV ocorre a glicólise, a última etapa deste processo metabólico, importante para a síntese de ATP. III. Mitocôndrias (III) e cloroplastos (I) são organelas citoplasmáticas presentes nas células vegetais e possuem capacidade de autoduplicação, pelo fato de apresentarem certa quantidade de ácido desoxirribonucleico (DNA). IV. Os processos representados por a e b ocorrem nas células de todos os organismos eucariontes, uma vez que a respiração celular é o único processo metabólico realizado pelas células vivas na obtenção de energia. Estão corretas apenas II, III e IV. apenas I e III. apenas I e II. apenas II e III. I, II, III e IV. IV. Para que ocorra a fotossíntese, são necessários os pigmentos, as enzimas e os fatores abióticos que podem variar na quantidade ou na intensidade com que estão disponíveis nos diferentes ambientes. Assinale a alternativa correta. Somente as afirmativas I e II são corretas. Somente as afirmativas I e IV são corretas. Somente as afirmativas III e IV são corretas. Somente as afirmativas I, II e III são corretas. Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. I II III IV a b c d e 34 EX ER CÍ CI O S (ULBRA 2016) Considere as seguintes afirmações: I. O amadurecimento e a queda de frutos são controlados, principalmente, pelo hormônio etileno. II. As raízes têm geotropismo negativo, que ocorre por ação de auxinas. III. Na fase escura da fotossíntese, ocorre a liberação de O2 e a fixação do CO2 IV. As plantas possuem cloroplastos, portanto, podem sobreviver sem mitocôndrias. V. A fixação do nitrogênio atmosférico é realizada, principalmente, nos nódulos das raízes de leguminosas por bactérias do gênero Rhizobium. Estão corretas: I e II. I e V. III e IV. I, II e V. II, III e IV. secas, as plantas têm a água como um grande fator limitante. IV. A disponibilidade de água e as temperaturas podem afetar a fotossíntese e modificar a morfologia foliar. São corretas as assertivas I, II e III, apenas. II e III, apenas. I, II, III e IV. I e III, apenas. II e IV, apenas. 24 25 a b c d e a b c d e A tabela apresenta o modo como o experimento foi delineado, indicando as características da terra em que as plantas foram envasadas e da atmosfera à qual foram expostas ao longo do estudo. 26 a b c d e Grupo 1 Grupo 2 Quantidade de átomos de carbono radioativos presentes na terra (compostos orgânicos) Elevada Desprezível Quantidade de átomos de carbono radioativos presentes na atmosfera (gás carbônico) Desprezível Elevada É esperado que após um tempo de crescimento dos dois grupos de plantas, nas condições descritas, seja encontrada uma quantidade de átomos de carbono radioativosmaior nas plantas do grupo 1, pois essas plantas teriam absorvido, pelas raízes, os compostos orgânicos para realizar a fotossíntese. maior nas plantas do grupo 1, pois essas plantas teriam absorvido, pelas raízes, os compostos orgânicos para utilizá-los como alimento, incorporando-os diretamente em suas estruturas. equivalente nos dois grupos de plantas, pois o carbono incorporado nas estruturas das plantas pode ser obtido tanto a partir das substâncias absorvidas pelas raízes quanto daquelas absorvidas pelas folhas. maior nas plantas do grupo 2, pois essas plantas teriam absorvido, pelas folhas, o gás carbônico para realizar a fotossíntese. maior nas plantas do grupo 2, pois essas plantas teriam absorvido, pelas folhas, o gás carbônico para realizar a respiração. (UEMA 2016) Leia o texto a seguir para analisar as assertivas e responder à questão. A fotossíntese é um processo físico-químico, em nível celular, realizado pelos seres vivos clorofilados, que utilizam dióxido de carbono e água para obter glicose através da energia solar. A fotossíntese inicia a maior parte das cadeias alimentares na Terra. Sem ela, os animais e muitos outros seres heterotróficos seriam incapazes de sobreviver porque a base da sua alimentação estará sempre nas substâncias orgânicas proporcionadas pelas plantas verdes. Ao nos alimentarmos, parte das substâncias orgânicas produzidas na fotossíntese entram na nossa constituição celular, enquanto outras (os nutrientes energéticos) fornecem a energia necessária às nossas funções vitais, como o crescimento e a reprodução. Além do mais, ela fornece oxigênio para a respiração dos organismos aeróbicos. A fotossíntese é o principal processo de transformação de energia na Biosfera, essencial para a manutenção da vida na Terra, porém muitos fatores do ambiente podem afetar as taxas de fotossíntese, limitando-as em diferentes regiões da Terra. Analise as assertivas a seguir. I. A concentração de dióxido de carbono é geralmente o fator limitante da fotossíntese para as plantas terrestres, em geral, devido a sua baixa concentração na atmosfera, que é em torno de 0,04%. II. Para a maioria das plantas, a temperatura ótima para os processos fotossintéticos está entre 30 e 38ºC. Acima dos 45 ºC a velocidade da reação decresce, pois cessa a atividade enzimática. III. A água é fundamental como fonte de hidrogênio para a produção da matéria orgânica. Em regiões (FATEC 2016) Para que uma planta possa crescer e se desenvolver, ela precisa de compostos que contenham átomos de carbono, como qualquer outro ser vivo. À medida que a planta se desenvolve, ela incorpora esses compostos às raízes, às folhas e ao caule e há, consequentemente, um aumento de sua massa total. Em um experimento para verificar qual a origem do carbono presente nas estruturas dos vegetais, foram analisados dois grupos de plantas, todas da mesma espécie e com o mesmo tempo de vida. Essas plantas foram expostas a compostos contendo átomos de carbono radioativo, de modo que fosse possível verificar posteriormente se esses átomos estariam presentes nas plantas. EX ER CÍ CI O S 35www.biologiatotal.com.br (UNICAMP 2015) O crescimento das plantas é afetado pelo balanço entre a fotossíntese e a respiração. O padrão de resposta desses dois importantes processos fisiológicos em função da temperatura é apresentado nos gráficos abaixo, relativos a duas espécies de plantas. (UNESP 2015) Em 2014, os dois equinócios do ano foram em 20 de março e 23 de setembro. O primeiro solstício foi em 21 de junho e o segundo será em 21 de dezembro. Na data do solstício de verão (UFPR 2015) Plantas da mesma espécie foram submetidas a três condições experimentais e a taxa de fotossíntese avaliada em função da intensidade luminosa. 27 28 29 a b c d e a b c d Condição Concentração de CO2 no ar Temperatura 1 0,03% 20 ºC 2 0,08% 20 ºC 3 0,15% 20 ºC Sobre as espécies X e Y, é correto afirmar: A espécie Y não apresenta ganho líquido de carbono a 15°C. As duas espécies têm perda líquida de carbono a 45°C. A espécie Y crescerá menos do que a espécie X a 25°C. As duas espécies têm ganho líquido de carbono a 45°C. Considere duas plantas de mesma espécie e porte, mantidas sob iluminação natural e condições ideais de irrigação, uma delas no hemisfério norte, sobre o trópico de Câncer, e a outra em mesma latitude e altitude, mas no hemisfério sul, sobre o trópico de Capricórnio. Considerando os períodos de claro e escuro nos dias referentes aos equinócios e solstícios, é correto afirmar que: no solstício de verão no hemisfério norte, a planta nesse hemisfério passará mais horas fazendo fotossíntese que respirando. no hemisfério norte, é solstício de inverno no hemisfério sul, e na data do equinócio de primavera no hemisfério norte, é equinócio de outono no hemisfério sul. A figura representa esses eventos astronômicos: no solstício de verão no hemisfério sul, a planta nesse hemisfério passará mais horas fazendo fotossíntese que a planta no hemisfério norte. no equinócio de primavera, as plantas passarão maior número de horas fazendo fotossíntese que quando no equinócio de outono. no equinócio, as plantas passarão 24 horas fazendo fotossíntese e respirando, concomitantemente, enquanto no solstício passarão mais horas respirando que em atividade fotossintética. no equinócio, cada uma das plantas passará 12 horas fazendo fotossíntese e 12 horas respirando. Assinale a alternativa que associa corretamente cada condição à respectiva curva. 1-A; 2-B; 3-C. 1-A; 2-C; 3-B. 1-B; 2-C, 3-A. 1-C; 2-B; 3-A. 1-C; 2-A; 3-B. a b c d e (UEPB 2013) Em regiões tropicais, como nosso país, certas plantas apresentam adaptações às condições ambientais, tais como alta intensidade luminosa, altas temperaturas e baixa disponibilidade de água. Nessas condições, os estômatos podem permanecer fechados por muito tempo durante o dia, o que reduz a transpiração da planta, mas também restringe a entrada de gás carbônico, fundamental para o processo de fotossíntese. Assim, nessas regiões, foram identificadas plantas com diferentes estratégias adaptativas, no que diz respeito ao processo fotossintético. Sobre o tema acima exposto são apresentadas as proposições a seguir. Relacione as colunas com o tipo de planta que as apresenta. I. Plantas C3 II. Plantas C4 III. Plantas CAM 30 36 EX ER CÍ CI O S a b c d e resultante é instável e, por ação da rubisco, formam- se duas moléculas de ácido fosfoglicérico (PGA). (E) Os cactos e o abacaxi são exemplos de plantas __________. Assinale a opção que apresenta a relação correta entre as colunas. II – D; III – E; II – C; I – A; III – B. lI – E; III – C; II – D; I – B; III – A. II – A; III – B; II – E; l – C; III – D. lI – C; III – D; II – A; I – E; III – B. II – A; III – B; II – C; I – D; III – E. ANOTAÇÕES (A) O milho e a cana-de-açúcar são exemplos de plantas __________. (B) Nessas plantas, o ciclo C4 ocorre durante a noite e, durante o dia, o ácido málico, formado no citosol e armazenado no vacúolo de suco celular, é liberado e origina CO2,que entra no Ciclo de Calvin. (C) Nessas plantas, os ciclos C3 e C4 ocorrem em células distintas e podem ser concomitantes, (D) Nessas plantas, o CO2, entra no Ciclo de Calvin e se une à ribulose bifosfato (RuBP); o produto de seis carbonos B IO EN ER G ÉT IC A 37www.biologiatotal.com.br GABARITO DJOW 1 - [C] O trecho da música refere-se ao processo bioquímico da fotossíntese, cuja equação simplificada encontra-se na alternativa [C]. 2 -[B] A etapa química (ou enzimática) da fotossíntese ocorre no estroma do cloroplasto, sem a necessidade direta da luz. Nessa fase, o CO2 é reduzido recebendo o hidrogênio cedido pelo NADPH2 proveniente da fotólise da água. O produto do Ciclo de Calvin é um carboidrato com três carbonos, que origina os monossacarídeosglicose e frutose. 3 - [B] O gás estufa que será retirado da atmosfera pela atividade fotossintética do fitoplâncton é o dióxido de carbono (CO2). 4 - [A] Durante o processo de fotossíntese, os vegetais utilizam a luz como fonte de energia, além do gás carbônico e água pura para produzirem as substâncias orgânicas que serão transportadas pelo floema para os órgãos consumidores, como o caule e a raiz. 5 - [D] Os termos que preenchem correta e respectivamente as lacunas do texto estão relacionados na alternativa [D]. 6 - [A] As reações fotoquímicas da fotossíntese convertem a energia da luz em energia química na forma de ATP e NADPH+. 7 - [D] Durante a fase clara (fotoquímica) da fotossíntese ocorre a fotólise da água, isto é, a quebra da molécula de água com a consequente liberação de oxigênio. 8 - [D] A equação geral da fotossíntese pode ser representada pela formulação 9 - [C] Os monossacarídeos, como a glicose, que não são utilizados na respiração celular, para a produção de energia (ATP), são polimerizados e armazenados na forma de amido. luz 2 2 6 12 6 2clorofila CO H O C H O O .+ → + CAIU NO ENEM - 2017 CAIU NA UNESP - 2017 CAIU NA UFPR - 2017 CAIU NA FUVEST - 2017 [B] [A] [B] [A] 10 - [C] Fatores como a luz, a concentração de CO2 e a quantidade de água no solo, influenciam na fotossíntese do vegetal. A abertura ou fechamento dos estômatos influenciam na captação do gás carbônico presente no ar para a realização deste processo. A correspondência correta para a abertura ou fechamento do estômato está na alternativa [C]. 11 - [B] Em A, há baixa intensidade luminosa, portanto, diminuição da fotossíntese, que acarretará em menor produção de O2 do que CO2 e a planta consumirá seus recursos até morrer. 12 - [B] O biólogo não simplifica a equação da fotossíntese para poder indicar todos os reagentes que fornecem os átomos para os produtos da reação. 13 - [D] O experimento demonstra que a água participa apenas da etapa A e permite prever que ocorra liberação de oxigênio com o isótopo O-18 nessa etapa como consequência da fotólise da molécula de água. 14- [A] A equação simplificada da fase fotoquímica da fotossíntese é: 12 H2O + 12 NADP + 18 ADP + 18Pi - (luz) → 18 ATP + 6 NADPH2 + 12 O2 15 - [C] As plantas clorofiladas são organismos autótrofos e são capazes de produzir matéria orgânica, por fotossíntese, a partir de substâncias inorgânicas. No processo de fotossíntese, os vegetais utilizam o dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e energia da luz solar. . 16 - [B] As plantas carnívoras altamente modificadas deverão apresentar maior adaptação em um meio experimental pobre em sais minerais, pois podem obtê-los do solo e de suas presas. Outrossim, conseguem eficiência fotossintética com iluminação baixa sendo, geralmente, plantas de sombra (umbrófilas). CLOROPLASTO E FOTOSSÍNTESE RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAeIli RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FBIOLO RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2EYhWEq RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2EY1zaT RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2ESOCz9 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2EWSZJI RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2Fy9KM9 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FzC8Oi RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FzQPkf RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FAcr04 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2EZqafH RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FA6uQo RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FvJ7HL RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FvJjXv RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FA70xO RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAgAuc 38 B IO EN ER G ÉT IC A 17 - [A] As folhas artificiais não poderão aproveitar as radiações relativas ao comprimento de onda correspondente ao infravermelho. Esses componentes devem imitar o processo de fotossíntese natural, isto é, o processo bioenergético que converte a energia luminosa em energia química na forma de compostos orgânicos. 18 - [D] As podas nos gramados são menos frequentes entre os meses de junho e agosto, pois, durante o inverno, a relação entre a produção de matéria orgânica pela fotossíntese e o consumo pela respiração celular é menor. Consequentemente, o crescimento da grama não é tão intenso durante o inverno em relação aos meses mais quentes e úmidos do ano. 19 - [D] A equação da fotossíntese é 20 - [C] O gráfico mostra que as clorofilas a (verde-azulada) e b (verde- amarelada) absorvem melhor os comprimentos de onda próximos a 660 e 460 nm, respectivamente. A planta submetida ao comprimento de onda igual a 550 nm não consegue realizar fotossíntese eficientemente, porque absorve pouca energia. 21 - [B] [II] Incorreta: Na fase química (enzimática) da fotossíntese ocorre a fixação do CO2 na forma de carboidrato (CH2O) com consumo de NADPH e de ATP, além da formação de moléculas de água. [III] Incorreta: As plantas C4 são abundantes em ambientes com muita luz, pouca água e temperatura alta, e fixam o carbono primeiramente na forma de ácido málico. 22 - [B] Ao absorver o comprimento de luz equivalente ao azul, o pigmento fotossintetizante da alga apresenta a maior eficiência na fixação do CO2 como matéria orgânica. No tubo II, a cor da solução deve ficar roxa devido ao consumo de CO2 durante a fotossíntese realizada pela alga. No tubo IV, os caramujos respiram e liberam CO2 para a solução. 23 - [B] De acordo com as imagens, o processo a representa a fotossíntese, que ocorre nos cloroplastos de seres fotossintetizantes, que formam pequenas bolsas membranosas, os tilacoides, onde a luz é absorvida pelo pigmento clorofila, sintetizando açúcares (carboidratos) para obtenção de energia. As mitocôndrias são responsáveis pela respiração celular, encontradas em todos os seres eucariontes. Tanto cloroplastos quanto mitocôndrias encontram-se no citoplasma das células e possuem DNA e ribossomos para autoduplicação. Luz 2 2 6 12 6 2 2Clorofila 6 CO 12 H O C H O 6 H O 6 O .+ → + + 24 - [B] O etileno é o hormônio gasoso responsável pelo amadurecimento e queda de frutos. O geotropismo é o movimento em resposta à gravidade e, no caso das raízes, este geotropismo é positivo, pois segue em direção à gravidade. A auxina é um hormônio ligado ao crescimento de vegetais. A fase escura da fotossíntese é a etapa química, onde ocorre o ciclo de Calvin, uma série de reações químicas, e a fixação do CO2, formando glicose. No entanto, o O2 é liberado na fase clara. Os cloroplastos e as mitocôndrias apresentam DNA próprio, RNA e ribossomos que sintetizam uma parte de suas proteínas, mas apesar destas semelhanças, apresentam funções diferentes. Os cloroplastos são organelas responsáveis pela fotossíntese, absorvendo luz através de seus pigmentos, enquanto que as mitocôndrias são responsáveis pela respiração celular. Poucos microrganismos conseguem fixar nitrogênio, entre eles, a bactéria do gênero Rhizobium, que vivem nas raízes de leguminosas. 25- [C] Baixas taxas de gás carbônico, altas temperaturas e escassez de água são fatores limitantes para a fotossíntese. 26 - [D] Nas condições descritas, após um tempo de crescimento, espera- se que seja encontrada uma quantidade maior de carbono radioativo nas plantas do grupo 2. Essas plantas teriam absorvido o carbono radioativo presente na atmosfera para realizar a fotossíntese. 27- [C] A interpretação direta dos gráficos mostra que a espécie Y crescerá menos do que a espécie X quando submetidas a uma temperatura de 25ºC. 28 - [B] No solstício de verão, no hemisfério sul, as plantas passam mais tempo realizando a fotossíntese, porque recebem maior intensidade luminosa do que as plantas que habitam o hemisfério norte. 29 - [D] A taxa de CO2 é fator limitante para a fotossíntese, considerando- se condições ótimas de luminosidade. Dessa forma, a correlação é 1-C; 2-B e 3-A. 30 - [E] O milho e a cana de açúcar são exemplos de plantas C4, porque fixam, inicialmente, o CO2 em um ácido com quatro carbonos, o ácido málico. Em plantas CAM, como os cactose o abacaxi, o CO2 é fixado em ácido málico durante a noite. De dia, os estômatos dessas plantas ficam fechados para evitar a transpiração excessiva. Em plantas C3, o CO2 é fixado pela enzima rubisco (ribulose bifosfato carboxilase oxidase), formando um composto instável que é degradado, originando duas moléculas de ácido fosfoglicérico (PGA). RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAgMcU RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oA2id6 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAbtKM RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAhUND RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAhpmM RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAspR7 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAelap RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAeY3U RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAh7fT RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAbL47 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAeAT0 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oAfXRu RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2ouKr78 contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut +biologiatotalbrjubilut