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R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 254 U n id a d e C • D iv e rs id a d e , a n at o m ia e f is io lo g ia d a s p la n ta s 5 Relação entre fotossíntese e respiração A planta utiliza parte dos produtos da fotossíntese como fonte de energia para o funciona- mento de suas células. Isso ocorre por meio da respiração celular, processo em que moléculas orgânicas e de gás oxigênio se combinam, originando gás carbônico, água e energia. Assim, as equações gerais da respiração e da fotossíntese são inversas. Fotossíntese: CO2 1 2 H2O # C(H2O) 1 O2 1 H2O Respiração: C(H2O) 1 O2 # CO2 1 H2O Durante o dia, a planta faz fotossíntese, consumindo gás carbônico e produzindo gás oxigênio; a maior parte desse gás é eliminada para a atmosfera através dos estômatos. Ao mesmo tempo em que faz fotossíntese, a planta também respira, utilizando para isso parte do gás oxigênio produzido na fotossíntese. Ao respirar, a planta libera gás carbônico, que é utilizado para a fotossíntese. Durante a noite, a planta deixa de fazer fotossíntese, mas não de respirar; ela absorve, então, gás oxigênio acumulado no mesófilo. Com a respiração, acumula-se gás carbônico, que será ra- pidamente consumido na fotossíntese, assim que amanhece. Ponto de compensação luminosa Sob determinada intensidade luminosa, as taxas de fotossíntese e de respiração se equi- valem, e a planta não realiza trocas gasosas com o ambiente. Isso porque todo o gás oxigênio liberado na fotossíntese é utilizado na respiração e todo gás carbônico produzido na respi- ração é utilizado na fotossíntese. A intensidade luminosa em que isso ocorre é chamada de ponto de compensação fótica, ou ponto de compensação luminosa. Para poder crescer, as plantas precisam receber, durante algumas horas por dia, intensidade de luz superior ao seu ponto de compensação luminosa; caso contrário, não haverá matéria orgânica disponível para o crescimento. (Fig. 8.10) O ponto de compensação fótica varia nas diferentes espécies de planta. Espécies com pontos de compensação elevados só conseguem viver em locais de alta luminosidade, sendo por isso chamadas de plantas heliófilas (do grego helios, sol, e philos, amigo), ou plantas de sol. Espécies com pontos de compensação luminosa mais baixos necessitam de intensidades menores de luz e podem viver em ambientes sombreados, sendo por isso chamadas de plantas umbrófilas (do latim umbra, sombra), ou plantas de sombra. Conteúdo digital Moderna PLUS http://www.modernaplus.com.br Texto: Processos e adaptações relacionados com a fotossíntese: fotorrespiração, plantas C3 e plantas C4, e plantas com metabolismo CAM Figura 8.10 Gráfico que representa o efeito da luminosidade sobre as taxas de fotossíntese e respiração em uma planta. 4 6 2 4 6 2 6420 Q ua nt id ad e de C O 2 co ns um id a na fo to ss ín te se Q uantidade de C O 2 produzida na respiração Intensidade luminosa Ponto de saturação luminosa Ponto de compensação fótica Taxa de respiração Taxa de fotossíntese AMPLIE SEUS CONHECIMENTOS R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 255 C a p ít u lo 8 • Fi si o lo g ia d a s p la n ta s a n g io sp e rm a s Realizar alguns experimentos simples sobre fotos- síntese permite refletir e concretizar noções impor- tantes a respeito desse fenômeno. Veja a seguir. Produção de gás oxigênio na fotossíntese A produção de gás oxigênio na fotossíntese pode ser facilmente demonstrada em um experimento com a planta aquática elódea, utilizada na decoração de aquários e facilmente encontrada no comércio espe- cializado. Colocam-se alguns ramos dessa planta em um recipiente de vidro contendo água com bicarbo- nato de sódio (NaHCO3), na proporção de 3 colheres de sopa desse sal por litro de água. O bicarbonato aumenta a concentração de gás carbônico na água e estimula o processo de fotossíntese. Dentro da água, colocam-se as plantas sob um funil de vidro de cabeça para baixo, que deve ficar totalmente submerso. So- bre o bico do funil coloca-se, também de cabeça para baixo, um tubo de ensaio cheio de água. Quando o conjunto é iluminado, a planta começa a soltar pe- quenas bolhas de gás oxigênio, que se acumulam na extremidade fechada do tubo de ensaio. (Fig. 8.11) Figura 8.11 Montagem de experimento com a planta aquática Elodea sp. para mostrar a produção de gás oxigênio na fotossíntese. Consumo de gás carbônico na fotossíntese Pode-se demonstrar que há consumo de gás car- bônico durante a fotossíntese utilizando folhas recém- -retiradas de uma planta e uma solução de vermelho de cresol, indicadora de pH. A solução de vermelho de cresol tem coloração rósea em pH neutro; amarela em pH ácido e roxa em pH básico. O pH da solução varia de acordo com a concentração de CO2 dissolvido, isso porque esse gás reage com a água, produzindo ácido carbônico (H2CO3). Altas concentrações de CO2 tornam o pH da solução ácido (amarelo); em baixas concentra- ções de CO2, o pH da solução é básico (roxo). H2O 1 CO2 # H2CO3 Certa quantidade da solução de vermelho de cresol é colocada em tubos de vidro. As folhas são presas às rolhas de alguns tubos de modo que fiquem suspensas, sem tocar a solução de vermelho de cresol; outros tubos não recebem folhas. Alguns dos tubos são colocados em uma caixa à prova de luz, enquanto outros são deixados expostos à luminosidade. Algumas horas após o início do ex- perimento, a solução dos tubos com folha expostos à luz estará roxa, indicando elevação do pH, causada pelo consumo de CO2 na fotossíntese. A solução dos tubos-controle correspondentes (sem folha) não se altera. A solução dos tubos com folha mantidos no escuro estará amarela, indicando diminuição do pH, provocada pelo aumento de CO2, produzido pela respi- ração. A solução dos tubos-controle correspondentes (sem folha) não se altera. As plantas respiram tanto no ambiente iluminado quanto no escuro. No ambiente iluminado, porém, todo o gás carbônico liberado na respiração é utilizado na fotossíntese. (Fig. 8.12) Figura 8.12 Representação esquemática do experimento que demonstra o consumo de gás carbônico na fotossíntese. (Imagens sem escala, cores-fantasia.) ESCURO co nt ro le CLARO co nt ro le Produção de amido na fotossíntese Os açúcares produzidos na fotossíntese são, em parte, transformados em amido e armazenados nas células da folha. Essa produção de amido pode ser demonstrada por meio de um experimento relativa- mente simples, que consiste em cobrir parcialmente uma folha de planta com um papel à prova de luz. Após expor a planta ao sol por cerca de 2 dias, a folha é arrancada, fervida em álcool* para eliminação da clorofila e mergulhada em uma solução alcoólica de iodo, o lugol. O iodo reage com o amido produzindo uma coloração azul-arroxeada. Após o tratamento com o iodo, a folha desenvolve cor azul-arroxeada apenas na região que ficou exposta à luz. Isso porque, Lembre-se de que o aquecimento de álcool sempre deve ser feito em fogareiros elétricos, sem chama * exposta, em banho-maria e em condições adequadas de ventilação. Experimentos sobre fotossíntese R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 256 U n id a d e C • D iv e rs id a d e , a n at o m ia e f is io lo g ia d a s p la n ta s Figura 8.13 Experimento com a planta capuchinho para mostrar a produção de amido na fotossíntese. A. Folha da planta parcialmente coberta. B. A mesma folha colhida dois dias depois e submetida à reação com lugol, que torna azul-arroxeadas as regiões portadoras de amido. Figura 8.14 Representação esquemática do experimento para determinar o pontode compensação fótica de uma planta. (Imagens sem escala, cores-fantasia.) Fonte de luz Intensidade C Intensidade B Intensidade A na região exposta, as células continuaram a fazer fotossíntese e a produzir amido. Na parte coberta, a fotossíntese deixou de ocorrer e o amido existente foi consumido e não foi reposto. (Fig. 8.13) Determinação do ponto de compensação fótica A determinação do ponto de compensação fótica de uma planta pode ser feita utilizando-se o verme- lho de cresol como indicador de pH. Coloca-se certa quantidade da solução de vermelho de cresol em alguns tubos de vidro. Em cada um deles, insere-se uma folha, pendurada na rolha. Depois de vedados hermeticamente, os tubos são colocados a diferentes distâncias de uma fonte de luz, de modo a expor as folhas a diversas intensidades luminosas. Após algum tempo verifica-se que a coloração da solução torna-se arroxeada nos tubos mais próximos à fonte de luz, submetidos a maior intensidade lumi- nosa, indicando que houve diminuição da concentra- ção de CO2, pois a taxa de fotossíntese foi maior que a taxa de respiração. Esses tubos receberam, portanto, intensidades luminosas maiores que as do ponto de compensação fótica. Nos tubos mais distantes da fonte de luz, a solução de cresol torna-se amarelada, demonstrando que houve aumento da concentração de CO2, pois as taxas de respiração foram maiores que as de fotossíntese. Esses tubos receberam, portanto, intensidades de luz menores que as do ponto de compensação fótica. Nos tubos em que a solução permanece rósea não houve variação na concentração de CO2, o que indica equilíbrio entre fotossíntese e respiração. A intensidade luminosa recebida por esses tubos corresponde, assim, ao ponto de compensação fótica da planta em estudo. A intensidade luminosa dos locais onde foram colocados os diversos tubos pode ser medida com um fotômetro, que determinará com precisão a intensidade de luz correspondente ao ponto de com- pensação fótica da planta em estudo. (Fig. 8.14) A B