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Existem dois processos distintos por meio dos quais algumas espécies de seres vivos conseguem fabricar compostos orgânicos com base em substâncias inorgânicas: fotossíntese e quimiossíntese. Quando a fonte de energia utilizada pela reação é a luz, o processo é a fotossíntese; quando a energia utilizada é proveniente de uma reação de oxidação, temos a quimiossíntese. Os seres fotossintetizadores e quimiossintetizadores realizam a chamada nutrição autótrofa ou autotrófica, isto é, conseguem fabricar no próprio corpo o alimento orgânico com base em substâncias inorgânicas. Por isso, são chamados de seres autótrofos ou autotróficos. Distinguimos, portanto, o autotrofismo fotossintético e o autotrofismo quimiossintético. Fotossíntese Quimiossíntese Energia luminosa Energia de oxidação Substâncias inorgânicas Substância orgânica Substância orgânica Substâncias inorgânicas Nutrição autótrofa – Na fotossíntese, substâncias inorgânicas são transformadas em substâncias orgânicas utilizando a energia proveniente da luz. Na quimiossíntese, substâncias inorgânicas são transformadas em substâncias orgânicas, utilizando a energia proveniente de uma reação de oxidação. FOTOSSÍNTESE Também chamada de assimilação clorofiliana, a fotossíntese consiste na fabricação de substância orgânica com base em substâncias inorgânicas, utilizando a luz como fonte de energia para a realização da reação. A substância orgânica sintetizada é a glicose, um importante alimento orgânico fornecedor de energia. É realizada pelas algas, plantas e por algumas espécies de bactérias. A fotossíntese realizada pelas plantas (algas, briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas) pode ser representada pela seguinte equação geral: 6CO2 + 12H2O Luz Clorofila C6H12O6 + 6O2 + 6H2O O CO2, um dos reagentes do processo, normalmente é obtido do meio ambiente. As plantas terrestres o absorvem da atmosfera, e plantas aquáticas submersas o obtêm do meio aquoso (absorvem o CO2 que se encontra dissolvido na água). Vale lembrar, entretanto, que, dependendo da intensidade luminosa recebida pela planta, o CO2 utilizado na fotossíntese pode ser proveniente da reação da respiração aeróbia realizada pelas próprias células do vegetal. A água (H2O), outro reagente do processo, também é obtida do meio ambiente. As plantas terrestres geralmente a absorvem do solo por meio de suas raízes, e as aquáticas a retiram do próprio meio aquoso em que se encontram. A luz utilizada como fonte de energia é a luz solar, embora já se tenha demonstrado experimentalmente que a reação também pode ocorrer com luz artificial, porém de maneira pouco intensa. A clorofila é o pigmento verde dos vegetais que contém magnésio (Mg) em sua molécula. Exerce um papel fundamental para a realização da fotossíntese, uma vez que é a substância responsável pela absorção da luz. Existem diferentes tipos de clorofila (a, b, c, d). Todas são muito parecidas quimicamente, apresentando apenas pequenas diferenças na estrutura molecular e na tonalidade de verde. Veja os exemplos a seguir: Tipos de clorofila Fórmula molecular Cor Clorofila a C55H72O5N4Mg Verde-azulada Clorofila b C55H70O6N4Mg Verde-amarelada Como sabemos, a luz branca, na realidade, resulta da combinação de diversas radiações (infravermelha, vermelha, laranja, amarela, verde, azul, anil, violeta e ultravioleta) que possuem diferentes comprimentos de onda. As radiações vermelha, laranja, amarela, verde, azul, anil e violeta compõem o chamado “espectro visível”, porque são as radiações que conseguimos enxergar quando a luz se decompõe ao atravessar um prisma. Quando a luz solar incide na planta, as moléculas de clorofila não absorvem todas as radiações presentes com mesma intensidade. Por meio de um aparelho chamado espectrofotômetro, constatou-se que as radiações vermelha e azul são as mais intensamente absorvidas pela clorofila, e as radiações verde e amarela são as menos absorvidas. Aliás, a absorção da luz verde é quase nula. A clorofila reflete quase toda radiação verde e, por isso, nós a enxergamos dessa cor. MÓDULO 11 FRENTE A 19Bernoulli Sistema de Ensino BIOLOGIA Fotossíntese e quimiossíntese 4VPRV3_BIO_A11.indd 19 30/03/17 09:13 Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Energia de oxidação Meu Energia de oxidação Substâncias Meu Substâncias inorgânicas Meu inorgânicas Substância Meu Substância orgânica Meu orgânica Nutrição autótrofa – Na fotossíntese, substâncias inorgânicas Meu Nutrição autótrofa – Na fotossíntese, substâncias inorgânicas são transformadas em substâncias orgânicas utilizando a energia Meu são transformadas em substâncias orgânicas utilizando a energia proveniente da luz. Na quimiossíntese, substâncias inorgânicas Meu proveniente da luz. Na quimiossíntese, substâncias inorgânicas são transformadas em substâncias orgânicas, utilizando a Meu são transformadas em substâncias orgânicas, utilizando a energia proveniente de uma reação de oxidação. Meu energia proveniente de uma reação de oxidação. FOTOSSÍNTESEMeu FOTOSSÍNTESE Também chamada de assimilação clorofiliana, aMeu Também chamada de assimilação clorofiliana, a consiste na fabricação de substância orgânica com base em Meu consiste na fabricação de substância orgânica com base em substâncias inorgânicas, utilizando a luz como fonte de Meu substâncias inorgânicas, utilizando a luz como fonte de energia para a realização da reação. AMeu energia para a realização da reação. A sintetizada Meu sintetizada Bern ou lli portanto, o autotrofismo fotossintético e o autotrofismo Bern ou lli portanto, o autotrofismo fotossintético e o autotrofismo Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli SubstânciaBern ou lli Substância orgânica Bern ou lli orgânica Bern ou lli Bern ou lli C Bern ou lli C6 Bern ou lli6H Bern ou lliH12 Bern ou lli12O Bern ou lliO6 Bern ou lli6 + 6O Bern ou lli + 6O2 Bern ou lli2 + 6H Bern ou lli + 6H2 Bern ou lli2O Bern ou lliO Bern ou lli, um dos reagentes do processo, normalmente é Bern ou lli, um dos reagentes do processo, normalmente é obtido do meio ambiente. As plantas terrestres o absorvem Bern ou lliobtido do meio ambiente. As plantas terrestres o absorvem da atmosfera, e plantas aquáticas submersas o obtêm do Bern ou lli da atmosfera, e plantas aquáticas submersas o obtêm do meio aquoso (absorvem o CO Bern ou lli meio aquoso (absorvem o CO2 Bern ou lli 2 que se encontra dissolvido Bern ou lli que se encontra dissolvido na água). Vale lembrar, entretanto, que, dependendo da Bern ou lli na água). Vale lembrar, entretanto, que, dependendo da intensidade luminosa recebida pela planta, o CO Bern ou lli intensidade luminosa recebida pela planta, o CO na fotossíntese pode ser proveniente da reação da respiração Bern ou lli na fotossíntese pode ser proveniente da reação da respiração aeróbia realizada pelas próprias células do vegetal. Bern ou lli aeróbia realizada pelas próprias células do vegetal. A água (H Bern ou lli A água (H2 Bern ou lli 2O), outro reagente do processo, também é Bern ou lli O), outro reagente do processo, também é obtida do meio ambiente. As plantas terrestres geralmente Bern ou lli obtida do meio ambiente. As plantas terrestres geralmente a absorvem do solo por meio de suas raízes, e as aquáticas Bern ou lli a absorvem do solo por meio de suas raízes, e as aquáticas a retiram do próprio meio aquoso em que se encontram. Bern ou lli a retiram do próprio meio aquoso em que se encontram. A luz utilizada como fonte de energia é a luz solar, embora Bern ou lli A luz utilizada como fonte de energia é a luz solar, embora já se tenha demonstrado experimentalmente que a reação Bern ou lli já se tenha demonstrado experimentalmente que a reação também pode ocorrer com luz artificial, porém de maneira Bern ou lli também pode ocorrer com luz artificial,porém de maneira pouco intensa. Bern ou lli pouco intensa. A clorofila é o pigmento verde dos vegetais que contém Bern ou lli A clorofila é o pigmento verde dos vegetais que contém magnésio (Mg) em sua molécula. Exerce um papel Bern ou lli magnésio (Mg) em sua molécula. Exerce um papel fundamental para a realização da fotossíntese, uma vez que Bern ou lli fundamental para a realização da fotossíntese, uma vez que Luz branca Prisma Comprimento de onda (nm) Violeta AzulVerdeAmarelo Laranja Verm elho A bs or çã o Clorofila a Clorofila b 400 390 430 430 500 500 560 560 600 600 650 650 760 500 600 700 nm - - - - - - Comprimento de onda das radiações do espectro visível e a intensidade de absorção dessas radiações pela clorofi la – Observe que a absorção pelas clorofi las a e b se faz com maior intensidade nas faixas de comprimentos de ondas correspondentes às radiações azul e vermelha. Os comprimentos de onda são medidos em nanômetros (nm) ou micrômetros (µm). 1 nm = 0,001 µm = 0,000001 mm. Um dos produtos da reação de fotossíntese das plantas é o oxigênio (O2). Esse oxigênio, indispensável à sobrevivência dos seres aeróbios, normalmente é liberado no meio ambiente e, por isso, diz-se que a fotossíntese desempenha um papel importante na “purifi cação” do meio ambiente, retirando deste o CO2 e liberando O2. Em certas situações, entretanto, a planta não chega a liberar o O2 para o meio ambiente, utilizando-o imediatamente para fazer a respiração aeróbia. A fabricação da glicose (C6H12O6) é o principal objetivo da reação, uma vez que a planta utiliza essa substância como alimento. A planta a usa na respiração celular e também como matéria-prima para fabricação de outros compostos orgânicos de que necessita. Em certas situações, a planta produz mais glicose do que consome. Nesse caso, o excesso da produção é armazenado sob a forma de amido que, quando houver necessidade, será também utilizado. Lembre-se de que o amido é o material de reserva dos vegetais. A fotossíntese das plantas é realizada em duas etapas ou fases: fase clara e fase escura. Fase clara (fase luminosa, etapa fotoquímica) É a primeira etapa da reação e só se realiza em presença de luz. Os principais fenômenos que ocorrem nessa etapa estão indicados no quadro a seguir: Fenômenos da fase clara • Participação da clorofi la • Absorção de luz • Fotólise da água • Liberação de O2 • Liberação de íons H+ • Fotofosforilações • Formação de NADPH2 A luz absorvida pelas moléculas de clorofi la participa da fotólise da água e das fotofosforilações. A fotólise da água, também conhecida por reação de Hill, consiste no desdobramento (“quebra”) das moléculas de água sob a ação da luz, conforme mostra o esquema a seguir: H O H e OLuz 2 2 2 2 → + ++ − 1 2 Na fotólise da água os íons hidrogênio (2 H+) provenientes dessa decomposição serão utilizados na formação do composto NADPH2 (também representado por NADPH+H+ ou ainda NADP.2H). O NADP ou NADP+ (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato), à semelhança do NAD (NAD+) que atua nas reações da respiração celular, é um aceptor e um transportador de hidrogênios. Na respiração celular, as moléculas de NAD se ligam aos hidrogênios liberados, levando-os para a cadeia respiratória. Na fotossíntese, as moléculas de NADP recebem os hidrogênios liberados durante as reações da fase clara, levando-os para participar das reações da fase escura, nas quais serão liberados e utilizados na síntese da glicose. Cada molécula de água que sofre fotólise libera 2 H+, permitindo a formação de um NADPH2. Como são doze as moléculas de água (12 H2O) utilizadas na reação, a fotólise de todas elas liberam 24 H+, permitindo, assim, a formação de 12 NADPH2. O oxigênio (½ O2) será liberado no meio da reação. A fotólise de apenas uma molécula de água libera ½ O2. Como são 12 as moléculas de água (12 H2O) utilizadas na reação, a fotólise de todas elas liberam 6 O2. Portanto, o oxigênio liberado pela reação da fotossíntese realizada pelas algas e pelas plantas provém da água. A origem desse O2 pode ser demonstrada por uma técnica que se utiliza de radioisótopos, fornecendo-se água contendo o isótopo O18 (“oxigênio marcado”, “oxigênio pesado”) a uma planta. Assim, verifi ca-se que as moléculas de O2 liberadas pela reação de fotossíntese conterão em sua composição o O18. Por outro lado, fornecendo-se a uma planta CO2 com esse “oxigênio marcado”, nenhum oxigênio liberado pela fotossíntese conterá o O18. Isso demonstra que o O2 liberado pela fotossíntese das plantas provém da água, e não do CO2, como se pensava antigamente. Os elétrons liberados pela reação irão para as moléculas de clorofi la do tipo b. Isso ocorrerá na fotofosforilação acíclica, que veremos logo a seguir. A fotofosforilação consiste na formação de ATP, usando energia primariamente originária da luz. Ela pode ser cíclica ou acíclica. A fotofosforilação cíclica é realizada com a participação da clorofi la tipo a, e seu objetivo é apenas a produção de ATP. A fotofosforilação acíclica, por sua vez, usa clorofi las dos tipos a e b e tem como objetivos a produção de ATP e a formação do NADPH2. Veja os esquemas a seguir: Clorofila a Ferridoxina Luz 2e–2e– 2e– X YZ ATP Energia X, Y e Z representam diferentes citocromos. 2e– 2e– Fotofosforilação cíclica. Frente A Módulo 11 20 Coleção Estudo 4V 4VPRV3_BIO_A11.indd 20 30/03/17 09:13 Meu A fotossíntese das plantas é realizada em duas etapas ou Meu A fotossíntese das plantas é realizada em duas etapas ou fases: fase clara e fase escura. Meu fases: fase clara e fase escura. Fase clara (fase luminosa, Meu Fase clara (fase luminosa, etapa fotoquímica) Meu etapa fotoquímica) É a primeira etapa da reação e só se realiza em presença Meu É a primeira etapa da reação e só se realiza em presença de luz. Os principais fenômenos que ocorrem nessa etapa Meu de luz. Os principais fenômenos que ocorrem nessa etapa estão indicados no quadro a seguir: Meu estão indicados no quadro a seguir: Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Fenômenos da fase clara Meu Fenômenos da fase clara • Participação da clorofi la Meu • Participação da clorofi la • Absorção de luzMeu • Absorção de luz • Fotólise da águaMeu • Fotólise da água • Liberação de OMeu • Liberação de O2Meu 2 • Liberação de íons HMeu • Liberação de íons H A luz absorvida pelas moléculas de clorofi la participa da Meu A luz absorvida pelas moléculas de clorofi la participa da fotólise da água e das fotofosforilações. Meu fotólise da água e das fotofosforilações. fotólise da águaMeu fotólise da água Bern ou lli Dinucleotídeo Fosfato), à semelhança do NAD (NAD Bern ou lli Dinucleotídeo Fosfato), à semelhança do NAD (NAD+ Bern ou lli +) que Bern ou lli ) que atua nas reações da respiração celular, é um aceptor e um Bern ou lli atua nas reações da respiração celular, é um aceptor e um transportador de hidrogênios. Na respiração celular, as Bern ou lli transportador de hidrogênios. Na respiração celular, as moléculas de NAD se ligam aos hidrogênios liberados, levando-os Bern ou llimoléculas de NAD se ligam aos hidrogênios liberados, levando-os para a cadeia respiratória. Na fotossíntese, as moléculas de Bern ou llipara a cadeia respiratória. Na fotossíntese, as moléculas de NADP recebem os hidrogênios liberados durante as reações Bern ou lliNADP recebem os hidrogênios liberados durante as reações da fase clara, levando-os para participar das reações da fase Bern ou llida fase clara, levando-os para participar das reações da fase escura, nas quais serão liberados e utilizados na síntese da Bern ou lliescura, nas quais serão liberados e utilizados na síntese da glicose. Cada molécula de água que sofre fotólise libera 2 H Bern ou lliglicose. Cada molécula de água que sofre fotólise libera 2 H+ Bern ou lli+ permitindo a formação de umNADPH Bern ou llipermitindo a formação de um NADPH2 Bern ou lli 2. Como são doze as Bern ou lli. Como são doze as moléculas de água (12 H Bern ou lli moléculas de água (12 H2 Bern ou lli 2O) utilizadas na reação, a fotólise de Bern ou lli O) utilizadas na reação, a fotólise de todas elas liberam 24 H Bern ou lli todas elas liberam 24 H+ Bern ou lli +, permitindo, assim, a formação de Bern ou lli , permitindo, assim, a formação de . O oxigênio (½ O Bern ou lli . O oxigênio (½ O2 Bern ou lli 2) será liberado no meio da reação. Bern ou lli ) será liberado no meio da reação. A fotólise de apenas uma molécula de água libera ½ O Bern ou lli A fotólise de apenas uma molécula de água libera ½ O Bern ou lli ) é o principal objetivo da Bern ou lli ) é o principal objetivo da reação, uma vez que a planta utiliza essa substância como Bern ou lli reação, uma vez que a planta utiliza essa substância como alimento. A planta a usa na respiração celular e também como Bern ou lli alimento. A planta a usa na respiração celular e também como matéria-prima para fabricação de outros compostos orgânicos Bern ou lli matéria-prima para fabricação de outros compostos orgânicos de que necessita. Em certas situações, a planta produz mais Bern ou lli de que necessita. Em certas situações, a planta produz mais glicose do que consome. Nesse caso, o excesso da produção Bern ou lli glicose do que consome. Nesse caso, o excesso da produção é armazenado sob a forma de amido que, quando houver Bern ou lli é armazenado sob a forma de amido que, quando houver necessidade, será também utilizado. Lembre-se de que o Bern ou lli necessidade, será também utilizado. Lembre-se de que o A fotossíntese das plantas é realizada em duas etapas ou Bern ou lli A fotossíntese das plantas é realizada em duas etapas ou Como são 12 as moléculas de água (12 H Bern ou lli Como são 12 as moléculas de água (12 H na reação, a fotólise de todas elas liberam 6 O Bern ou lli na reação, a fotólise de todas elas liberam 6 O o oxigênio liberado pela reação da fotossíntese realizada pelas Bern ou lli o oxigênio liberado pela reação da fotossíntese realizada pelas algas e pelas plantas provém da água. A origem desse O Bern ou lli algas e pelas plantas provém da água. A origem desse O pode ser demonstrada por uma técnica que se utiliza de Bern ou lli pode ser demonstrada por uma técnica que se utiliza de radioisótopos, fornecendo-se água contendo o isótopo O Bern ou lli radioisótopos, fornecendo-se água contendo o isótopo O (“oxigênio marcado”, “oxigênio pesado”) a uma planta. Assim, Bern ou lli (“oxigênio marcado”, “oxigênio pesado”) a uma planta. Assim, verifi ca-se que as moléculas de O Bern ou lli verifi ca-se que as moléculas de O fotossíntese conterão em sua composição o O Bern ou lli fotossíntese conterão em sua composição o O fornecendo-se a uma planta CO Bern ou lli fornecendo-se a uma planta CO nenhum oxigênio liberado pela fotossíntese conterá o O Bern ou lli nenhum oxigênio liberado pela fotossíntese conterá o O Isso demonstra que o OBern ou lli Isso demonstra que o O provém da água, e não do COBern ou lli provém da água, e não do CO Os elétrons liberados pela reação irão para as moléculas de Bern ou lli Os elétrons liberados pela reação irão para as moléculas de clorofi la do tipoBern ou lli clorofi la do tipo Elétrons da clorofila a absorvem luz, tornam-se mais energéticos e saem da molécula clorofiliana. Podemos dizer que a clorofila a, ao absorver luz, torna-se oxidada, isto é, perde elétrons. Ao saírem da clorofila a, os elétrons “excitados” (com excesso de energia) são captados por um aceptor, a ferridoxina (uma proteína conjugada que tem ferro no seu grupo prostético). Assim, podemos dizer que a ferridoxina é um aceptor primário de elétrons, ou seja, é a primeira substância que recebe os elétrons assim que eles saem da clorofila. Da ferridoxina, os elétrons são transferidos para uma cadeia de citocromos. Ao passarem de um citocromo para outro, os elétrons liberam a energia que têm em excesso e retornam para a mesma molécula de clorofila da qual saíram. A energia liberada por esses elétrons, quando da passagem deles pela cadeia de citocromos, é utilizada para fazer a fosforilação, isto é, ligar ADP + Pi , sintetizando, assim, o ATP. LuzH2O 2H+ + 2e- + ½O2 Clorofila a Ferridoxina NADP– Luz 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– Clorofila b Plastoquinona XYZ ATP Energia NADPH2 Fotólise da água Fotofosforilação acíclica. Na fotofosforilação acíclica, elétrons das clorofilas a e b absorvem luz e se tornam excitados. Ao saírem das moléculas das clorofilas, esses elétrons seguem os seguintes caminhos: os elétrons que saem da clorofila a são captados pela ferridoxina que, em seguida, entrega-os ao NADP. Ao receber esses elétrons, o NADP passa à condição de NADP–, isto é, NADP reduzido. Em seguida, o NADP– se junta aos dois íons H+ provenientes da fotólise da água, formando com eles o NADPH2. Assim, os hidrogênios que agora fazem parte do NADPH2, anteriormente estavam na molécula de água (H2O). Nesses hidrogênios, estão os elétrons que saíram da clorofila a. O NADPH2 irá liberar esses hidrogênios nas reações da fase escura (2ª etapa da fotossíntese) para que eles possam ser utilizados na síntese da glicose. Os elétrons que saem da clorofila b são captados por um aceptor chamado plastoquinona que, em seguida, entrega-os a uma cadeia de citocromos. Ao passarem de um citocromo para outro, esses elétrons liberam, gradativamente, o excesso de energia que possuem. Essa energia será utilizada para promover a fosforilação do ADP (ADP + Pi), fabricando, assim, o ATP. Após passarem pela cadeia de citocromos e descarregarem o excesso de energia, os elétrons que saíram da clorofila b penetram na molécula de clorofila a, estabilizando-a. Observe que os elétrons que entram na clorofila a, ao término desse processo, não são os mesmos que dela saíram. Lembre-se de que os elétrons que saíram da clorofila a agora estão nos hidrogênios do NADPH2. Para estabilizar a clorofila b, essa molécula recebe os elétrons provenientes da fotólise da água. Veja que os elétrons que penetram na clorofila b também não são os mesmos que dela saíram no princípio do processo. Nas células eucariotas fotossintetizantes, a clorofila, os aceptores de elétrons e as enzimas que participam das reações da fase clara encontram-se nas membranas dos cloroplastos, formando unidades funcionais conhecidas por fotossistemas. Existem dois tipos de fotossistemas: fotossistema I (PS I ou P 700) e fotossistema II (PS II ou P 680). O fotossistema I, localizado preferencialmente nas membranas intergranas, absorve luz de comprimento de onda correspondente a 700 nm, enquanto o fotossistema II localiza-se nas membranas dos tilacoides e absorve principalmente a luz cujo comprimento de onda é de 680 nm. A fotofosforilação cíclica envolve apenas o fotossistema I, enquanto a acíclica é feita com a participação dos dois fotossistemas (I e II). Ao que tudo indica, a fotofosforilação cíclica é uma via alternativa para a produção de ATP e é realizada apenas quando há uma pequena quantidade de NADP, ou seja, se não houver NADP disponível para receber os elétrons, a ferridoxina os transfere para um conjunto de citocromos, do qual eles voltam para a mesma clorofila de que saíram. No quadro a seguir, temos uma representação mais resumida do que ocorre na fase clara da fotossíntese. Luz 6O2 12H2O 12NADPH2 18ATP Fase clara da fotossíntese Os ATP produzidos pelas fotofosforilações serão utilizados para fornecer energia para as reações da fase escura, ou seja, na fase escura os ATP, produzidos na fase clara, serão degradados em ADP + Pi , liberando energia para as reações. Os NADPH2, também formados na fase clara, vão para a fase escura, onde liberam os hidrogênios que serão utilizados na síntese da glicose. Fase escura(fase de Blackman, fase enzimática, etapa química) É a segunda etapa da reação de fotossíntese. Independe da luz para acontecer, porém depende da ocorrência da primeira etapa. A seguir, estão indicados os principais fenômenos que ocorrem durante essa etapa. Fenômenos da fase escura • Fixação de CO2 • Formação de PGA • Formação de H2O • Degradação de ATP • Utilização do NADPH2 • Formação de PGAL • Ciclo das pentoses • Síntese da glicose (C6H12O6) Fotossíntese e quimiossíntese B IO LO G IA 21Bernoulli Sistema de Ensino 4VPRV3_BIO_BOOK.indb 21 27/03/17 09:13 Meu moléculas das clorofilas, esses elétrons seguem os seguintes Meu moléculas das clorofilas, esses elétrons seguem os seguintes caminhos: os elétrons que saem da clorofila a são captados Meu caminhos: os elétrons que saem da clorofila a são captados pela ferridoxina que, em seguida, entrega-os ao NADP. Meu pela ferridoxina que, em seguida, entrega-os ao NADP. Ao receber esses elétrons, o NADP passa à condição de NADP Meu Ao receber esses elétrons, o NADP passa à condição de NADP isto é, NADP reduzido. Em seguida, o NADP Meu isto é, NADP reduzido. Em seguida, o NADP provenientes da fotólise da água, formando com eles Meu provenientes da fotólise da água, formando com eles . Assim, os hidrogênios que agora fazem parte do Meu . Assim, os hidrogênios que agora fazem parte do , anteriormente estavam na molécula de água (H Meu , anteriormente estavam na molécula de água (H Nesses hidrogênios, estão os elétrons que saíram da clorofila a. Meu Nesses hidrogênios, estão os elétrons que saíram da clorofila a. O NADPH Meu O NADPH2 Meu 2 irá liberar esses hidrogênios nas reações da fase Meu irá liberar esses hidrogênios nas reações da fase escura (2ª etapa da fotossíntese) para que eles possam ser Meu escura (2ª etapa da fotossíntese) para que eles possam ser utilizados na síntese da glicose. Meu utilizados na síntese da glicose. Os elétrons que saem da clorofila b são captados por um Meu Os elétrons que saem da clorofila b são captados por um aceptor chamado plastoquinona que, em seguida, entrega-os Meu aceptor chamado plastoquinona que, em seguida, entrega-os a uma cadeia de citocromos. Ao passarem de um citocromo Meu a uma cadeia de citocromos. Ao passarem de um citocromo para outro, esses elétrons liberam, gradativamente, o excesso Meu para outro, esses elétrons liberam, gradativamente, o excesso de energia que possuem. Essa energia será utilizada para Meu de energia que possuem. Essa energia será utilizada para promover a fosforilação do ADP (ADP + PMeu promover a fosforilação do ADP (ADP + P assim, o ATP. Após passarem pela cadeia de citocromos Meu assim, o ATP. Após passarem pela cadeia de citocromos e descarregarem o excesso de energia, os elétrons que Meu e descarregarem o excesso de energia, os elétrons que Bern ou lli Nas células eucariotas fotossintetizantes, a clorofila, Bern ou lli Nas células eucariotas fotossintetizantes, a clorofila, os aceptores de elétrons e as enzimas que participam das Bern ou lli os aceptores de elétrons e as enzimas que participam das reações da fase clara encontram-se nas membranas dos Bern ou lli reações da fase clara encontram-se nas membranas dos cloroplastos, formando unidades funcionais conhecidas Bern ou llicloroplastos, formando unidades funcionais conhecidas por fotossistemas. Existem dois tipos de fotossistemas: Bern ou llipor fotossistemas. Existem dois tipos de fotossistemas: fotossistema I (PS I ou P 700) e fotossistema II (PS II ou Bern ou llifotossistema I (PS I ou P 700) e fotossistema II (PS II ou P 680). O fotossistema I, localizado preferencialmente nas Bern ou lliP 680). O fotossistema I, localizado preferencialmente nas membranas intergranas, absorve luz de comprimento de Bern ou llimembranas intergranas, absorve luz de comprimento de onda correspondente a 700 nm, enquanto o fotossistema Bern ou llionda correspondente a 700 nm, enquanto o fotossistema nas membranas dos tilacoides e absorve Bern ou llinas membranas dos tilacoides e absorve principalmente a luz cujo comprimento de onda é de 680 nm. Bern ou lli principalmente a luz cujo comprimento de onda é de 680 nm. A fotofosforilação cíclica envolve apenas o fotossistema I, Bern ou lli A fotofosforilação cíclica envolve apenas o fotossistema I, enquanto a acíclica é feita com a participação dos dois Bern ou lli enquanto a acíclica é feita com a participação dos dois fotossistemas (I e II). Ao que tudo indica, a fotofosforilação Bern ou lli fotossistemas (I e II). Ao que tudo indica, a fotofosforilação cíclica é uma via alternativa para a produção de ATP e é realizada Bern ou lli cíclica é uma via alternativa para a produção de ATP e é realizada apenas quando há uma pequena quantidade de NADP, ou Bern ou lli apenas quando há uma pequena quantidade de NADP, ou Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Na fotofosforilação acíclica, elétrons das clorofilas a e b Bern ou lli Na fotofosforilação acíclica, elétrons das clorofilas a e b absorvem luz e se tornam excitados. Ao saírem das Bern ou lli absorvem luz e se tornam excitados. Ao saírem das moléculas das clorofilas, esses elétrons seguem os seguintes Bern ou lli moléculas das clorofilas, esses elétrons seguem os seguintes caminhos: os elétrons que saem da clorofila a são captados Bern ou lli caminhos: os elétrons que saem da clorofila a são captados pela ferridoxina que, em seguida, entrega-os ao NADP. Bern ou lli pela ferridoxina que, em seguida, entrega-os ao NADP. Ao receber esses elétrons, o NADP passa à condição de NADPBern ou lli Ao receber esses elétrons, o NADP passa à condição de NADP seja, se não houver NADP disponível para receber os elétrons, Bern ou lli seja, se não houver NADP disponível para receber os elétrons, a ferridoxina os transfere para um conjunto de citocromos, Bern ou lli a ferridoxina os transfere para um conjunto de citocromos, do qual eles voltam para a mesma clorofila de que saíram. Bern ou lli do qual eles voltam para a mesma clorofila de que saíram. No quadro a seguir, temos uma representação mais Bern ou lli No quadro a seguir, temos uma representação mais resumida do que ocorre na fase clara da fotossíntese. Bern ou lli resumida do que ocorre na fase clara da fotossíntese. Bern ou lli Bern ou lli Luz Bern ou lli LuzLuz Bern ou lli LuzLuz Bern ou lli Luz As reações da fase escura podem ser resumidas de acordo com o esquema a seguir: 6RDP 12PGAL 10PGAL 2PGAL Fase escura (Ciclo de Calvin) 12NADPH2 6ADP 6ATP 12ATP 12NADP+ 12ADP Síntese de carboidratos 6CO2 12PGA Fase escura da fotossíntese. Os 6 CO2 reagem com 6 moléculas de RDP (ribulose difosfato), uma pentose existente no interior das células vegetais. Essa reação produz 12 moléculas de PGA (ácido fosfoglicérico) e 6 H2O. Em um segundo momento, as 12 moléculas de PGA recebem hidrogênio (H2) das 12 moléculas de NADPH2 provenientes da fase clara. Cada molécula de PGA recebe um H2. Essa reação utiliza energia vinda da degradação do ATP. Ao receber um H2, cada molécula de PGA transforma-se em uma triose, o PGAL (aldeído fosfoglicérico). Assim, formam-se 12 moléculas de PGAL. Destas, 2 se unirão para formar a glicose (C6H12O6), e as outras 10 reagirão umas com as outras, reconstituindo as 6 moléculas da pentose ribulose. As pentoses que foram utilizadas no início da fase escura são, portanto, reconstituídas ao final do processo: é o chamado ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin. Podemos resumir as fases clara e escura da fotossíntese realizada pelas plantas com o seguinte esquema: Luz ATP NADP+ADP + Pi H2O H2OCO2 C6H12O6 O2 NADPH2 Fase escura Fase clara A fase clara usa luz e água (H2O) e produz oxigênio (O2), ATP e NADPH2. A fase escura usa gás carbônico (CO2), ATP e NADPH2, produzindo água e glicose (C6H12O6).Muitos fatores ambientais influenciam a velocidade com que a planta realiza a fotossíntese. A intensidade dessa reação pode ser medida pela quantidade de O2 liberada ou pela quantidade de CO2 produzida pela planta em um certo intervalo de tempo. Entre os fatores ambientais (fatores externos) que influem na velocidade da fotossíntese, temos a intensidade de luz que a planta recebe, a temperatura ambiental, a concentração de CO2 no meio onde se encontra a planta e a disponibilidade de água no ambiente. Ta xa d e fo to ss ín te se PSL Luz Influência da intensidade luminosa sobre a velocidade da fotossíntese – Desde que as demais condições sejam mantidas constantes, partindo-se de uma intensidade luminosa igual a zero, à medida que a intensidade luminosa oferecida à planta aumenta, a velocidade da reação de fotossíntese também aumenta, até atingir um limite máximo, quando, então, se estabiliza. Essa intensidade de luz, em que a velocidade da reação é máxima e se estabiliza, é denominada ponto de saturação lumínica ou ponto de saturação luminosa (PSL). Para manter-se viva, a planta também precisa respirar e, ao contrário do que acontece na fotossíntese, tudo indica que a intensidade de luz não interfere na velocidade da reação da respiração, conforme mostra o gráfico a seguir: Ta xa d e re sp ir aç ão Luz Influência da intensidade luminosa sobre a velocidade da respiração celular – Qualquer que seja a intensidade de luz, a taxa da respiração permanece a mesma. Ao realizar a respiração aeróbia, a planta faz exatamente o contrário do que faz na fotossíntese, ou seja, consome oxigênio (O2) e glicose (C6H12O6) e libera gás carbônico (CO2). Taxa Luz Fotossíntese Respiração PCF PSL Comparação entre a taxa de fotossíntese e a taxa de respiração aeróbia das plantas. Observe que existe uma determinada intensidade luminosa em que a velocidade com que a planta realiza a fotossíntese é igual à velocidade com que faz a respiração. Frente A Módulo 11 22 Coleção Estudo 4V 4VPRV3_BIO_A11.indd 22 30/03/17 09:13 Meu realizada pelas plantas com o seguinte esquema: Meu realizada pelas plantas com o seguinte esquema: Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu ATP Meu ATP NADPMeu NADPADP + PMeu ADP + PiMeu i CO Meu CO2 Meu 2 O Meu O2 Meu 2 NADPH Meu NADPH2 Meu 2 Fase escura Meu Fase escura Fase clara Meu Fase clara Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu Meu A fase clara usa luz e água (HMeu A fase clara usa luz e água (H ATP e NADPHMeu ATP e NADPH2Meu 2.Meu . A fase escura usa gás carbônico (COMeu A fase escura usa gás carbônico (CO água e glicose (CMeu água e glicose (C Bern ou lli transforma-se em uma triose, o PGAL (aldeído fosfoglicérico). Bern ou lli transforma-se em uma triose, o PGAL (aldeído fosfoglicérico). Assim, formam-se 12 moléculas de PGAL. Destas, 2 se unirão Bern ou lli Assim, formam-se 12 moléculas de PGAL. Destas, 2 se unirão ), e as outras 10 reagirão umas Bern ou lli ), e as outras 10 reagirão umas com as outras, reconstituindo as 6 moléculas da pentose Bern ou lli com as outras, reconstituindo as 6 moléculas da pentose ribulose. As pentoses que foram utilizadas no início da fase Bern ou lli ribulose. As pentoses que foram utilizadas no início da fase escura são, portanto, reconstituídas ao final do processo: Bern ou lli escura são, portanto, reconstituídas ao final do processo: é o chamado ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin. Bern ou lli é o chamado ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin. Podemos resumir as fases clara e escura da fotossíntese Bern ou lli Podemos resumir as fases clara e escura da fotossíntese realizada pelas plantas com o seguinte esquema: Bern ou lli realizada pelas plantas com o seguinte esquema: Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lliPSL Bern ou lliPSL Luz Bern ou lliLuz Bern ou lli Influência da intensidade luminosa sobre a velocidade da Bern ou lli Influência da intensidade luminosa sobre a velocidade da Desde que as demais condições sejam mantidas Bern ou lli Desde que as demais condições sejam mantidas constantes, partindo-se de uma intensidade luminosa igual a Bern ou lli constantes, partindo-se de uma intensidade luminosa igual a zero, à medida que a intensidade luminosa oferecida à planta Bern ou lli zero, à medida que a intensidade luminosa oferecida à planta aumenta, a velocidade da reação de fotossíntese também Bern ou lli aumenta, a velocidade da reação de fotossíntese também aumenta, até atingir um limite máximo, quando, então, Bern ou lli aumenta, até atingir um limite máximo, quando, então, se estabiliza. Essa intensidade de luz, em que a velocidade Bern ou lli se estabiliza. Essa intensidade de luz, em que a velocidade da reação é máxima e se estabiliza, é denominada ponto de Bern ou lli da reação é máxima e se estabiliza, é denominada ponto de saturação lumínica ou ponto de saturação luminosa (PSL). Bern ou lli saturação lumínica ou ponto de saturação luminosa (PSL). Para manter-se viva, a planta também precisa respirar e, Bern ou lli Para manter-se viva, a planta também precisa respirar e, ao contrário do que acontece na fotossíntese, tudo indica Bern ou lli ao contrário do que acontece na fotossíntese, tudo indica que a intensidade de luz não interfere na velocidade da Bern ou lli que a intensidade de luz não interfere na velocidade da reação da respiração, conforme mostra o gráfico a seguir: Bern ou lli reação da respiração, conforme mostra o gráfico a seguir: Ta xa d e Bern ou lli Ta xa d e Essa intensidade luminosa em que há esse equilíbrio entre fotossíntese e respiração é o ponto de compensação fótico (PCF). Quando está recebendo uma intensidade de luz correspondente ao seu PCF, a planta encontra-se em equilíbrio energético, pois toda a glicose produzida pela fotossíntese será consumida pela respiração, não havendo, portanto, saldo energético. Também no PCF, todo o O2 produzido e liberado pela fotossíntese será utilizado na respiração, e todo o CO2 produzido pela respiração será consumido pela fotossíntese. Pelo que acabamos de ver, fica claro que a planta, para sobreviver, não pode permanecer por um longo período de tempo recebendo uma intensidade luminosa abaixo do PCF, uma vez que, nessa intensidade luminosa, o consumo de glicose pela respiração é superior à sua produção pela fotossíntese, o que obriga a planta a lançar mão de suas reservas de amido. Abaixo do PCF, uma vez esgotadas suas reservas, a planta morre, pois não tem glicose suficiente para atender suas necessidades metabólicas. Se mantida durante um certo período de tempo recebendo uma intensidade luminosa correspondente ao seu PCF, a planta sobrevive, porém não cresce, uma vez que toda a matéria orgânica que estiver sendo produzida pela fotossíntese será consumida pela respiração. Uma planta, para crescer, precisa acumular matéria orgânica e, para isso, precisa realizar mais fotossíntese do que respiração. O ponto de compensação fótico não é o mesmo para todas as espécies de plantas. As heliófilas (plantas de sol), por exemplo, têm um ponto de compensação fótico elevado e, por isso, só conseguem viver em locais de alta luminosidade. As umbrófilas (plantas de sombra), ao contrário, possuem um ponto de compensação fótico baixo, isto é, necessitam de menor intensidade de luz e, por isso, conseguem se adaptar e sobreviver em ambientes sombreados. Ta xa d e fo to ss ín te se Temperatura Influência da temperatura sobre a velocidade da reação de fotossíntese – O gráfico mostra que, partindo de uma temperatura inicial baixa e mantendo constantes as condições de água, intensidade luminosa e concentração de CO2, a elevação da temperatura estimula o aumento da velocidade fotossintética até certo ponto, no qual a velocidade da reação atinge um valor máximo:é a chamada temperatura ótima da reação. Acima dessa temperatura ótima, a velocidade começa a diminuir devido ao processo de desnaturação das enzimas que atuam na reação, em especial, na fase escura. CO2Ta xa d e fo to ss ín te se Influência da concentração de CO2 no meio sobre a velocidade da reação de fotossíntese – Mantendo-se constantes todas as condições, à medida que a concentração de CO2 aumenta, a partir de uma concentração inicial igual a zero, a taxa de fotossíntese também aumenta, até atingir uma velocidade máxima, quando, então, se estabiliza. A concentração ideal de CO2, na qual a velocidade da reação é máxima, é em torno de 0,2 a 0,3%. FOTOSSÍNTESE DAS BACTÉRIAS A fotossíntese realizada pelas cianobactérias é semelhante à realizada pelas plantas, ou seja, usa água como um dos reagentes e, consequentemente, libera O2. Entretanto, existem algumas bactérias fotossintetizantes que vivem em água sulfurosa e usam como reagentes o CO2 e o gás sulfídrico (H2S), conforme mostra a equação a seguir: 6CO2 + 12H2S Luz Bacterioclorofila C6H12O6 + 6H2O + 12S Essas bactérias fotossintetizantes possuem um pigmento semelhante à clorofila das plantas, denominado bacterioclorofila, que absorve radiações de comprimento de onda correspondente ao infravermelho (fora do espectro da luz visível ao olho humano). Observe que a fotossíntese dessas bactérias não utiliza água como reagente e, consequentemente, não libera O2. No lugar da água, utiliza o H2S como fonte de hidrogênios para a síntese da glicose. O enxofre produzido pela degradação do H2S forma grânulos que se acumulam temporariamente no citoplasma da célula bacteriana até serem excretados por elas. QUIMIOSSÍNTESE Também é um processo de nutrição autótrofa (autotrófica) que consiste na fabricação de substância orgânica com base em substâncias inorgânicas, utilizando energia proveniente de uma reação de oxidação (“energia de oxidação”). É realizada por muitas espécies de bactérias. Veja o exemplo a seguir: 2NH3 + 3O2 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 2HNO2 + 2H2O1 2 Energia A reação 1 é uma reação de oxidação da amônia (NH3) em que há liberação de energia (“energia de oxidação”). A energia liberada pela reação 1 é utilizada na reação 2, uma reação de quimiossíntese, que, por sua vez, produz glicose (C6H12O6) a partir do gás carbônico (CO2) e da água (H2O). Fotossíntese e quimiossíntese B IO LO G IA 23Bernoulli Sistema de Ensino 4VPRV3_BIO_A11.indd 23 30/03/17 09:13 Meu por isso, só conseguem viver em locais de alta luminosidade. Meu por isso, só conseguem viver em locais de alta luminosidade. As umbrófilas (plantas de sombra), ao contrário, possuem Meu As umbrófilas (plantas de sombra), ao contrário, possuem um ponto de compensação fótico baixo, isto é, necessitam de Meu um ponto de compensação fótico baixo, isto é, necessitam de menor intensidade de luz e, por isso, conseguem se adaptar Meu menor intensidade de luz e, por isso, conseguem se adaptar e sobreviver em ambientes sombreados. Meu e sobreviver em ambientes sombreados. Meu Meu Ta xa d e fo to ss ín te se Meu Ta xa d e fo to ss ín te se Meu Meu Influência da temperatura sobre a velocidade da reação Meu Influência da temperatura sobre a velocidade da reação de fotossínteseMeu de fotossíntese temperatura inicial baixa e mantendo constantes as condições de Meu temperatura inicial baixa e mantendo constantes as condições de água, intensidade luminosa e concentração de COMeu água, intensidade luminosa e concentração de CO da temperatura estimula o aumento da velocidade fotossintética Meu da temperatura estimula o aumento da velocidade fotossintética Bern ou lliCO Bern ou lliCO2 Bern ou lli2 no meio sobre a velocidade Bern ou lli no meio sobre a velocidade – Mantendo-se constantes todas as Bern ou lli– Mantendo-se constantes todas as condições, à medida que a concentração de CO Bern ou llicondições, à medida que a concentração de CO2 Bern ou lli2 Bern ou lli seu PCF, a planta sobrevive, porém não cresce, uma vez que Bern ou lli seu PCF, a planta sobrevive, porém não cresce, uma vez que toda a matéria orgânica que estiver sendo produzida pela Bern ou lli toda a matéria orgânica que estiver sendo produzida pela fotossíntese será consumida pela respiração. Uma planta, Bern ou lli fotossíntese será consumida pela respiração. Uma planta, para crescer, precisa acumular matéria orgânica e, para Bern ou lli para crescer, precisa acumular matéria orgânica e, para isso, precisa realizar mais fotossíntese do que respiração. Bern ou lli isso, precisa realizar mais fotossíntese do que respiração. O ponto de compensação fótico não é o mesmo para Bern ou lli O ponto de compensação fótico não é o mesmo para todas as espécies de plantas. As heliófilas (plantas de sol), Bern ou lli todas as espécies de plantas. As heliófilas (plantas de sol), por exemplo, têm um ponto de compensação fótico elevado e, Bern ou lli por exemplo, têm um ponto de compensação fótico elevado e, por isso, só conseguem viver em locais de alta luminosidade. Bern ou lli por isso, só conseguem viver em locais de alta luminosidade. As umbrófilas (plantas de sombra), ao contrário, possuem Bern ou lli As umbrófilas (plantas de sombra), ao contrário, possuem um ponto de compensação fótico baixo, isto é, necessitam de Bern ou lli um ponto de compensação fótico baixo, isto é, necessitam de aumenta, a partir Bern ou lli aumenta, a partir de uma concentração inicial igual a zero, a taxa de fotossíntese Bern ou llide uma concentração inicial igual a zero, a taxa de fotossíntese também aumenta, até atingir uma velocidade máxima, quando, Bern ou llitambém aumenta, até atingir uma velocidade máxima, quando, então, se estabiliza. A concentração ideal de CO Bern ou llientão, se estabiliza. A concentração ideal de CO2 Bern ou lli2, na qual a Bern ou lli, na qual a 2, na qual a 2 Bern ou lli2, na qual a 2 velocidade da reação é máxima, é em torno de 0,2 a 0,3%. Bern ou lli velocidade da reação é máxima, é em torno de 0,2 a 0,3%. FOTOSSÍNTESE DAS BACTÉRIAS Bern ou lli FOTOSSÍNTESE DAS BACTÉRIAS A fotossíntese realizada pelas cianobactérias é semelhante Bern ou lli A fotossíntese realizada pelas cianobactérias é semelhante à realizada pelas plantas, ou seja, usa água como um dos Bern ou lli à realizada pelas plantas, ou seja, usa água como um dos reagentes e, consequentemente, libera O Bern ou lli reagentes e, consequentemente, libera O existem algumas bactérias fotossintetizantes que vivem Bern ou lli existem algumas bactérias fotossintetizantes que vivem em água sulfurosa e usam como reagentes o CO Bern ou lli em água sulfurosa e usam como reagentes o CO sulfídrico (H Bern ou lli sulfídrico (H2 Bern ou lli 2S), conforme mostra a equação a seguir: Bern ou lli S), conforme mostra a equação a seguir: Bern ou lli 6CO Bern ou lli 6CO2 Bern ou lli 2 + 12H Bern ou lli + 12H Bern ou lli Essas bactérias fotossintetizantes possuem um pigmento Bern ou lli Essas bactérias fotossintetizantes possuem um pigmento semelhante à clorofila das plantas, denominado bacterioclorofila, Bern ou lli semelhante à clorofila das plantas, denominado bacterioclorofila, que absorve radiações de comprimento de onda correspondente Bern ou lli que absorve radiações de comprimento de onda correspondente ao infravermelho (fora do espectro da luz visível ao olho Bern ou lli ao infravermelho (fora do espectro da luz visível ao olho humano). Bern ou lli humano). EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 01. (CEFET-MG–2016) Na Alemanha, foi inventado um tijolo ecológico que absorve CO2 para ser utilizado em pisos de estacionamentos a fim de reduzir a poluição. Os organismos que realizam processo similar, garantindo sua sobrevivência, são as(os) A) fungos. B) plantas. C) animais. D) bactérias. 02. (FUVEST-SP–2015) A energia entrana biosfera majoritariamente pela fotossíntese. Por esse processo, A) é produzido açúcar, que pode ser transformado em várias substâncias orgânicas, armazenado como amido ou, ainda, utilizado na transferência de energia. B) é produzido açúcar, que pode ser transformado em várias substâncias orgânicas, unido a aminoácidos e armazenado como proteínas ou, ainda, utilizado na geração de energia. C) é produzido açúcar, que pode ser transformado em substâncias catalisadoras de processos, armazenado como glicogênio ou, ainda, utilizado na geração de energia. D) é produzida energia, que pode ser transformada em várias substâncias orgânicas, armazenada como açúcar ou, ainda, transferida a diferentes níveis tróficos. E) é produzida energia, que pode ser transformada em substâncias catalisadoras de processos, armazenada em diferentes níveis tróficos ou, ainda, transferida a outros organismos. 03. (PUC-SP) Considere as seguintes etapas referentes ao metabolismo energético: I. Consumo de gás carbônico; II. Utilização da água como fonte de hidrogênio; III. Liberação de gás carbônico; IV. Liberação de oxigênio. Pode-se afirmar que A) uma planta realiza I, II, III e IV. B) uma planta realiza apenas I e II. C) uma planta realiza apenas I, II e IV. D) um animal realiza I, II, III e IV. E) um animal realiza apenas III e IV. 04. (Unifor-CE–2015) Na década de 1950, Melvin Calvin e colegas usaram CO2 marcado radioativamente, em que alguns dos átomos de carbono não representaram o 12C normal, mas seu radioisótopo 14C, para identificar a sequência de reações pelas quais o carboidrato é formado a partir de CO2 nas plantas. Calvin e seus colegas expuseram culturas de Chlorella, uma alga verde unicelular, ao 14CO2 por 30 segundos e assim o CO2 pôde ser acompanhado. Foi nesse experimento que eles descobriram um ciclo, hoje denominado de ciclo de Calvin, composto por várias reações, que “fixa” o CO2 em uma molécula maior, produz carboidrato e regenera o aceptor de CO2 inicial nas plantas. Nesse contexto, assinale a alternativa que contém a enzima responsável pela primeira fase do ciclo onde ocorre a reação de fixação do CO2 nas plantas. A) ATP-sintase B) Ribulose-1,5-bifosfato C) NADH desidrogenase D) Rubisco E) Catalase EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. (UFRGS-RS–2015) Sobre a fotossíntese, é correto afirmar que A) as reações dependentes de luz convertem energia luminosa em energia química. B) o hidrogênio resultante da quebra da água é eliminado da célula durante a fotólise. C) as reações dependentes de luz ocorrem no estroma do cloroplasto. D) o oxigênio produzido na fotossíntese é resultante das reações independentes da luz. E) os seres autótrofos utilizam o CO2 durante as reações dependentes de luz. 02. (UFJF-MG–2015) Recentemente, um estudante de engenharia do Royal College of Art, na Inglaterra, desenvolveu uma folha artificial capaz de produzir e liberar oxigênio na atmosfera. Resumidamente, o experimento consistiu na criação de uma espécie de tecido composto por proteínas, onde foram fixados cloroplastos extraídos de plantas reais, sendo possível recriar em laboratório uma das etapas do processo da fotossíntese. Considerando as informações apresentadas, é correto afirmar que A) a etapa da fotossíntese recriada em laboratório consiste no uso de energia luminosa para a quebra de moléculas de glicose e liberação de oxigênio. B) nas folhas naturais, a liberação de oxigênio decorrente do processo fotossintético é realizada através de estruturas chamadas hidatódios. C) a etapa da fotossíntese recriada em laboratório teria tido o mesmo sucesso se, ao invés de cloroplastos, tivessem sido fixadas mitocôndrias no tecido composto por proteínas. D) em condições naturais, o processo da fotossíntese recriado em laboratório é influenciado pela composição mineral do solo. E) a etapa da fotossíntese recriada em laboratório consiste no uso de energia luminosa para a quebra de moléculas de água e liberação de oxigênio. Frente A Módulo 11 24 Coleção Estudo 4V 4VPRV3_BIO_A11.indd 24 25/04/17 07:35 Meu Meu (PUC-SP) Considere as seguintes etapas referentes ao Meu (PUC-SP) Considere as seguintes etapas referentes ao metabolismo energético: Meu metabolismo energético: Consumo de gás carbônico; Meu Consumo de gás carbônico; Utilização da água como fonte de hidrogênio; Meu Utilização da água como fonte de hidrogênio; Liberação de Meu Liberação de gás carbônico; Meu gás carbônico; Liberação de Meu Liberação de oxigênio. Meu oxigênio. Pode-se afirmar que Meu Pode-se afirmar que A) Meu A) uma planta realiza I, II, III e I Meu uma planta realiza I, II, III e I B) Meu B) uma planta realiza apenas I e Meu uma planta realiza apenas I e C)Meu C) uma planta realiza apenas I, IIMeu uma planta realiza apenas I, II D)Meu D) um animal realiza I, II, III e IVMeu um animal realiza I, II, III e IV E)Meu E) um animal realiza apenas III eMeu um animal realiza apenas III e (Unifor-CE–2015)Meu (Unifor-CE–2015) colegas usaram COMeu colegas usaram CO alguns dos átomos de carbono não representaram o Meu alguns dos átomos de carbono não representaram o Bern ou lli Bern ou lli roduzida energia, que pode ser transformada Bern ou lli roduzida energia, que pode ser transformada em várias substâncias orgânicas, armazenada Bern ou lli em várias substâncias orgânicas, armazenada como açúcar ou, ainda, transferida a diferentes Bern ou lli como açúcar ou, ainda, transferida a diferentes energia, que pode ser transformada em Bern ou lli energia, que pode ser transformada em substâncias catalisadoras de processos, armazenada Bern ou lli substâncias catalisadoras de processos, armazenada em diferentes níveis tróficos ou, ainda, transferida a Bern ou lli em diferentes níveis tróficos ou, ainda, transferida a (PUC-SP) Considere as seguintes etapas referentes ao Bern ou lli (PUC-SP) Considere as seguintes etapas referentes ao Nesse contexto, assinale a alternativa que contém a Bern ou lli Nesse contexto, assinale a alternativa que contém a enzima responsável pela primeira fase do ciclo onde Bern ou lli enzima responsável pela primeira fase do ciclo onde nas plantas. Bern ou lli nas plantas. EXERCÍCIOS P Bern ou lli EXERCÍCIOS PRO Bern ou lli ROP Bern ou lli POS Bern ou lli OST Bern ou lli TOS Bern ou lli OS (UFRGS-RS–2015) Sobre Bern ou lli (UFRGS-RS–2015) Sobre a fotossíntese, é Bern ou lli a fotossíntese, é afirmar que Bern ou lli afirmar que A) Bern ou lli A) as reações Bern ou lli as reações dependentes de luz convertem energia Bern ou lli dependentes de luz convertem energia luminosa em energia química. Bern ou lli luminosa em energia química. B) Bern ou lli B) o Bern ou lli o hidrogênio resultante da quebra da água é eliminado Bern ou lli hidrogênio resultante da quebra da água é eliminado da célula durante a fotólise. Bern ou lli da célula durante a fotólise. C) Bern ou lli C) as reações Bern ou lli as reações dependentes de luz ocorrem no estroma Bern ou lli dependentes de luz ocorrem no estroma do cloroplasto. Bern ou lli do cloroplasto. D) Bern ou lli D) o o Bern ou lli o oxigênio produzido na fotossíntese é resultante das Bern ou lli xigênio produzido na fotossíntese é resultante das reações independentes da luz. Bern ou lli reações independentes da luz. E) Bern ou lli E) os sere Bern ou lli os sere dependentes de luz.Bern ou lli dependentes de luz. 02.Bern ou lli 02. 03. (Fatec-SP–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 presentenas 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. 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. 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 radioativos A) maior nas plantas do grupo 1, pois essas plantas teriam absorvido, pelas raízes, os compostos orgânicos para realizar a fotossíntese. B) 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. C) 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 daquelas0 absorvidas pelas folhas. D) maior nas plantas do grupo 2, pois essas plantas teriam absorvido, pelas folhas, o gás carbônico para realizar a fotossíntese. E) maior nas plantas do grupo 2, pois essas plantas teriam absorvido, pelas folhas, o gás carbônico para realizar a respiração. 04. (Cesgranrio) O esquema a seguir representa um tipo de processo energético utilizado por alguns seres vivos na natureza. Esse processo é denominado Substâncias minerais Subprodutos Oxidação CO2 + H2O Energia Substâncias orgânicas A) fotossíntese. B) quimiossíntese. C) fermentação. D) respiração. E) putrefação. 05. (PUC Minas) O gráfico apresenta as taxas fotossintéticas relativas a dois tipos de plantas em resposta a variações na intensidade luminosa. As plantas de Sol e de sombra possuem adaptações genotípicas a diferentes condições ambientais. Planta de Sol Ta xa d e fo to ss ín te se Intensidade luminosa Planta de sombra Pontos de compensação fótica Saturações luminosas Analisando o gráfico e de acordo com seus conhecimentos, é correto afirmar, EXCETO A) Abaixo do ponto de compensação fótico, para a mesma intensidade luminosa, a planta de Sol apresenta maior taxa de fotossíntese do que a planta de sombra. B) A planta de sombra apresenta saturação luminosa menor que a planta de Sol. C) As duas plantas, abaixo de seu ponto de compensação fótico, consomem mais oxigênio do que produzem. D) Abaixo de seu ponto de saturação luminosa, a planta de sombra apresenta maior taxa de fotossíntese do que a planta de Sol, para a mesma intensidade luminosa. 06. (Albert Einstein–2016/2) Analise o esquema a seguir, que se refere, de forma bem simplificada, ao processo de fotossíntese. Luz NADPH NADP Produto finalADP+P ATP ETAPA BETAPA A 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 A) o gás carbônico participa das etapas A e B e prever que ocorra produção de glicose com o isótopo C-14 nas duas etapas. B) o gás carbônico participa apenas da etapa A e prever que ocorra produção de glicose com o isótopo C-14 nesta etapa. C) a água participa das etapas A e B e prever que ocorra liberação de oxigênio com o isótopo O-18 nas duas etapas. D) a água participa apenas da etapa A e prever que ocorra liberação de oxigênio com o isótopo O-18 nesta etapa. Fotossíntese e quimiossíntese B IO LO G IA 25Bernoulli Sistema de Ensino 4VPRV3_BIO_BOOK.indb 25 27/03/17 09:13 Meu Meu incorporado nas estruturas das plantas pode ser Meu incorporado nas estruturas das plantas pode ser obtido tanto a partir das substâncias absorvidas pelas Meu obtido tanto a partir das substâncias absorvidas pelas raízes quanto daquelas0 absorvidas pelas folhas. Meu raízes quanto daquelas0 absorvidas pelas folhas. nas plantas do grupo 2, pois essas plantas Meu nas plantas do grupo 2, pois essas plantas teriam absorvido, pelas folhas, o gás carbônico para Meu teriam absorvido, pelas folhas, o gás carbônico para realizar a fotossíntese. Meu realizar a fotossíntese. maior Meu maior nas plantas do grupo 2, pois essas plantas Meu nas plantas do grupo 2, pois essas plantas teriam absorvido, pelas folhas, o gás carbônico para Meu teriam absorvido, pelas folhas, o gás carbônico para realizar a respiração. Meu realizar a respiração. 04. Meu 04. (Cesgranrio) O esquema a seguir representa um tipo de Meu (Cesgranrio) O esquema a seguir representa um tipo de processo energético utilizado por alguns seres vivos na Meu processo energético utilizado por alguns seres vivos na natureza. Esse processo é denominado Meu natureza. Esse processo é denominado SubstânciasMeu Substâncias mineraisMeu mineraisMeu Bern ou lli Bern ou lli É esperado que após um tempo de crescimento dos dois Bern ou lli É esperado que após um tempo de crescimento dos dois grupos de plantas, nas condições descritas, seja encontrada Bern ou lli grupos de plantas, nas condições descritas, seja encontrada uma quantidade de átomos de carbono radioativos Bern ou lli uma quantidade de átomos de carbono radioativos or nas plantas do grupo 1, pois essas plantas teriam Bern ou lli or nas plantas do grupo 1, pois essas plantas teriam absorvido, pelas raízes, os compostos orgânicos para Bern ou lli absorvido, pelas raízes, os compostos orgânicos para nas plantas do grupo 1, pois essas plantas Bern ou lli nas plantas do grupo 1, pois essas plantas teriam absorvido, pelas raízes, os compostos orgânicos Bern ou lli teriam absorvido, pelas raízes, os compostos orgânicos para utilizá-los como alimento, incorporando-os Bern ou lli para utilizá-los como alimento, incorporando-os diretamente em suas estruturas. Bern ou lli diretamente em suas estruturas. valente nos dois grupos de plantas, pois o carbono Bern ou lli valente nos dois grupos de plantas, pois o carbono incorporado nas estruturas das plantas pode ser Bern ou lli incorporado nas estruturas das plantas pode ser obtido tanto a partir das substâncias absorvidas pelas Bern ou lli obtido tanto a partir das substâncias absorvidas pelas raízes quanto daquelas0 absorvidas pelas folhas. Bern ou lli raízes quanto daquelas0 absorvidas pelas folhas. Planta de Sol Bern ou lliPlanta de Sol Intensidade luminosa Bern ou lliIntensidade luminosa Planta de sombra Bern ou lliPlanta de sombra Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Pontos de compensação fótica Bern ou lli Pontos de compensação fótica Bern ou lli Saturações luminosas Bern ou lli Saturações luminosas Bern ou lli Analisando o gráfico e de acordo com seus conhecimentos, Bern ou lli Analisando o gráfico e de acordo com seus conhecimentos, é correto afirmar, Bern ou lli é correto afirmar, EXCETO Bern ou lli EXCETO A) Bern ou lli A) A Bern ou lli Abaixo do ponto de compensação fótico, para a mesma Bern ou lli baixo do ponto de compensação fótico, para a mesma intensidade luminosa, a planta de Sol apresenta maior Bern ou lli intensidade luminosa, a planta de Sol apresenta maior taxa de fotossíntese do que a planta de sombra. Bern ou lli taxa de fotossíntese do que a planta de sombra. B) Bern ou lli B) A planta Bern ou lli A planta de sombra apresenta saturação luminosa Bern ou lli de sombra apresenta saturação luminosa menor que a planta de Sol. Bern ou lli menor que a planta de Sol. C) Bern ou lliC) A Bern ou lli As duas plantas, abaixo de seu ponto de compensação Bern ou lli s duas plantas, abaixo de seu ponto de compensação fótico, consomem mais oxigênio do que produzem. Bern ou lli fótico, consomem mais oxigênio do que produzem. D) Bern ou lli D) 07. (UNITAU-SP–2016) A taxa de fotossíntese de uma planta pode aumentar ou diminuir em função de determinados fatores, agrupados em fatores limitantes intrínsecos e extrínsecos. A) CITE os fatores limitantes intrínsecos. B) Dentre os fatores limitantes extrínsecos, o aumento da concentração de dióxido de carbono no ar e o da intensidade luminosa acarretam a elevação da taxa de fotossíntese. Entretanto, essa elevação não se dá de maneira ilimitada. EXPLIQUE por que isso ocorre. SEÇÃO ENEM 01. (Enem–2009) A fotossíntese é importante para a vida na Terra. Nos cloroplastos dos organismos fotossintetizantes, a energia solar é convertida em energia química que, juntamente com água e gás carbônico (CO2), é utilizada para a síntese de compostos orgânicos (carboidratos). A fotossíntese é o único processo de importância biológica capaz de realizar essa conversão. Todos os organismos, incluindo os produtores, aproveitam a energia armazenada nos carboidratos para impulsionar os processos celulares, liberando CO2 para a atmosfera e água para a célula por meio da respiração celular. Além disso, grande fração dos recursos energéticos do planeta, produzidos tanto no presente (biomassa) como em tempos remotos (combustível fóssil), é resultante da atividade fotossintética. As informações sobre obtenção e transformação dos recursos naturais por meio dos processos vitais de fotossíntese e respiração, descritas no texto, permitem concluir que A) o CO2 e a água são moléculas de alto teor energético. B) os carboidratos convertem energia solar em energia química. C) a vida na Terra depende, em última análise, da energia proveniente do Sol. D) o processo respiratório é responsável pela retirada de carbono da atmosfera. E) a produção de biomassa e de combustível fóssil, por si, é responsável pelo aumento de CO2 atmosférico. 02. (Enem–2010) O trecho a seguir é de um poema de Caetano Veloso que faz referência a um dos principais processos metabólicos que acontecem nos vegetais. Luz do Sol Que a folha traga e traduz Em verde novo Em folha, em graça, em vida, em força, em luz [...] Caetano Veloso O processo metabólico que o poema está se referido produz A) nutrientes inorgânicos a partir de reagentes orgânicos. B) glicose (C6H12O6) e oxigênio (O2), usando como reagente apenas a luz solar. C) matéria orgânica a partir da água (H2O) e do gás carbônico (CO2). D) Clorofila (pigmento verde), ATP e glicose. E) Luz e clorofila. GABARITO Fixação 01. B 02. A 03. A 04. D Propostos 01. A 02. E 03. D 04. B 05. A 06. D 07. A) Disponibilidade de pigmentos fotossintetizantes, de enzimas e de cloroplastos. B) Isso ocorre porque os sistemas enzimáticos e os sistemas de pigmentos também apresentam saturação. Assim, a partir de um certo ponto, a planta fica impossibilitada de captar carbono ou luz, mantendo a taxa de fotossíntese constante. Seção Enem 01. C 02. C Frente A Módulo 11 26 Coleção Estudo 4V 4VPRV3_BIO_BOOK.indb 26 27/03/17 09:13 Meu Meu As informações sobre obtenção e transformação dos Meu As informações sobre obtenção e transformação dos recursos naturais por meio dos processos vitais de Meu recursos naturais por meio dos processos vitais de fotossíntese e respiração, descritas no texto, permitem Meu fotossíntese e respiração, descritas no texto, permitem e a água são moléculas de alto teor energético. Meu e a água são moléculas de alto teor energético. os carboidr Meu os carboidratos convertem energia solar em energia Meu atos convertem energia solar em energia química. Meu química. vida na Terra depende, em última análise, da energia Meu vida na Terra depende, em última análise, da energia proveniente do Sol. Meu proveniente do Sol. D) Meu D) o processo Meu o processo respiratório é responsável pela retirada Meu respiratório é responsável pela retirada de carbono da atmosfera. Meu de carbono da atmosfera. E) Meu E) a Meu a produção de biomassa e de combustível fóssil, por Meu produção de biomassa e de combustível fóssil, por é responsável pelo aumento de COMeu é responsável pelo aumento de CO 02. Meu 02. (Enem–2010) Meu (Enem–2010) O trecho a seguir é de um poema de Meu O trecho a seguir é de um poema de Caetano Veloso que faz referência a um dos principais Meu Caetano Veloso que faz referência a um dos principais processos metabólicos que acontecem nos vegetais.Meu processos metabólicos que acontecem nos vegetais. Luz do SolMeu Luz do Sol Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli Bern ou lli energia armazenada nos carboidratos para impulsionar Bern ou lli energia armazenada nos carboidratos para impulsionar para a atmosfera Bern ou lli para a atmosfera e água para a célula por meio da respiração celular. Bern ou lli e água para a célula por meio da respiração celular. Além disso, grande fração dos recursos energéticos do Bern ou lli Além disso, grande fração dos recursos energéticos do planeta, produzidos tanto no presente (biomassa) como Bern ou lli planeta, produzidos tanto no presente (biomassa) como em tempos remotos (combustível fóssil), é resultante da Bern ou lli em tempos remotos (combustível fóssil), é resultante da As informações sobre obtenção e transformação dos Bern ou lli As informações sobre obtenção e transformação dos recursos naturais por meio dos processos vitais de Bern ou lli recursos naturais por meio dos processos vitais de fotossíntese e respiração, descritas no texto, permitem Bern ou lli fotossíntese e respiração, descritas no texto, permitem ), usando como Bern ou lli ), usando como orgânica a partir da água (H Bern ou lliorgânica a partir da água (H2 Bern ou lli2O) e do gás Bern ou lliO) e do gás erde), ATP e glicose. Bern ou llierde), ATP e glicose. 02. Bern ou lli 02. A Bern ou lli A 03. Bern ou lli 03. A Bern ou lli A 04. Bern ou lli 04. D Bern ou lli D Propostos Bern ou lli Propostos 01.Bern ou lli 01. ABern ou lli A
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