Fisiologia Vegetal

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<p>Universidade Católica de Moçambique</p><p>Instituto de Educação à Distância</p><p>Fixação do Carbono Atmosférico pelo Processo Fotossintético</p><p>Fatucha Hilário da Costa</p><p>Codigo de estudante: 708232329</p><p>Nampula, Maio de 2024</p><p>ii</p><p>Universidade Católica de Moçambique</p><p>Instituto de Educação à Distância</p><p>Fixação do Carbono Atmosférico pelo Processo Fotossintético</p><p>Fatucha Hilário da Costa</p><p>Código de estudante: 708232329</p><p>Curso: Licenciatura em ensino de Biologia</p><p>Disciplina: Fisiologia Vegetal</p><p>Ano de frequência: 2º</p><p>Turma: N</p><p>Tutor/a: Mela Pedro João Ferrão</p><p>Nampula, Maio de 2024</p><p>Folha de Feedback</p><p>Categorias</p><p>Indicadores</p><p>Padrões</p><p>Classificação</p><p>Pontuação</p><p>máxima</p><p>Nota do</p><p>tutor</p><p>Subtotal</p><p>Estrutura</p><p>Aspectos</p><p>organizacionais</p><p> Capa 0.5</p><p> Índice 0.5</p><p> Introdução 0.5</p><p> Discussão 0.5</p><p> Conclusão 0.5</p><p> Bibliografia 0.5</p><p>Conteúdo</p><p>Introdução</p><p> Contextualização</p><p>(Indicação clara do</p><p>problema)</p><p>1.0</p><p> Descrição dos</p><p>objectivos</p><p>1.0</p><p> Metodologia</p><p>adequada ao</p><p>objecto do</p><p>trabalho</p><p>2.0</p><p>Análise e</p><p>discussão</p><p> Articulação e</p><p>domínio do</p><p>discurso académico</p><p>(expressão escrita</p><p>cuidada,</p><p>coerência / coesão</p><p>textual)</p><p>2.0</p><p> Revisão bibliográfica</p><p>nacional e</p><p>internacionais</p><p>relevantes na área</p><p>de estudo</p><p>2.</p><p> Exploração dos</p><p>dados</p><p>2.0</p><p>Conclusão</p><p> Contributos teóricos</p><p>práticos</p><p>2.0</p><p>Aspectos gerais</p><p>Formatação</p><p> Paginação, tipo e</p><p>tamanho de letra,</p><p>paragrafo,</p><p>espaçamento entre</p><p>linhas</p><p>1.0</p><p>Referências</p><p>Bibliográficas</p><p>Normas APA 6ª</p><p>edição em</p><p>citações e</p><p>bibliografia</p><p> Rigor e coerência</p><p>das</p><p>citações/referência</p><p>s bibliográficas</p><p>4.0</p><p>4</p><p>Folha para recomendações de melhoria: A ser preenchida pelo tutor</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>______________________________________________________________</p><p>5</p><p>Índice</p><p>1. Introdução ............................................................................................................................... 6</p><p>1.1. Objectivos da pesquisa ........................................................................................................ 7</p><p>1.2. Metodologia e estrutura ....................................................................................................... 7</p><p>2. Contextualização: Processo de Fixação de Carbono nas Plantas ........................................... 8</p><p>2.1. Plantas C3 ............................................................................................................................ 8</p><p>2.2. Plantas C4 ............................................................................................................................ 9</p><p>2.3. Plantas CAM ..................................................................................................................... 10</p><p>3. Conclusão ............................................................................................................................. 11</p><p>Referências Bibliográficas ........................................................................................................ 11</p><p>6</p><p>1. Introdução</p><p>A fotossíntese é um processo fundamental para a vida na Terra, onde plantas, algas e algumas</p><p>bactérias convertem a energia solar em energia química, utilizando dióxido de carbono (CO₂) e</p><p>água para produzir glicose e oxigénio (O₂). A fixação do carbono atmosférico é o processo pelo</p><p>qual o carbono é incorporado nas moléculas orgânicas das plantas, sendo uma etapa essencial</p><p>da fotossíntese.</p><p>Este trabalho aborda sobre a fixação do carbono atmosférico pelo processo fotossintético,</p><p>destacando as diferentes vias de fixação do carbono em plantas, como nas plantas C₃, C₄ e CAM.</p><p>Serão discutidos os mecanismos bioquímicos e fisiológicos envolvidos em cada uma dessas</p><p>vias, bem como as adaptações das plantas a diferentes condições ambientais. Além disso, será</p><p>abordada a importância da fixação do carbono para a vida na Terra, incluindo sua contribuição</p><p>para a produção de oxigénio e sua influência no clima global. O trabalho também destacará a</p><p>relevância desses processos para a agricultura e para a compreensão das mudanças climáticas</p><p>globais, ressaltando a importância da pesquisa e da conservação da biodiversidade vegetal.</p><p>7</p><p>1.1. Objectivos da pesquisa</p><p>Objectivo geral</p><p> Analisar e compreender os diferentes mecanismos de fixação do carbono atmosférico</p><p>em plantas.</p><p>Objectivos específicos</p><p> Revisar a literatura científica sobre fotossíntese e fixação do carbono em plantas;</p><p> Descrever as características anatómicas e fisiológicas das plantas C₃, C₄ e CAM;</p><p> Analisar os mecanismos bioquímicos envolvidos na fixação do carbono em cada uma</p><p>das vias metabólicas;</p><p> Discutir a importância da fixação do carbono para a vida na Terra.</p><p>1.2. Metodologia e estrutura</p><p>A metodologia do estudo envolveu uma pesquisa exploratória e bibliográfica, caracterizando e</p><p>classificando o problema enquanto recuperava conhecimento científico acumulado. O objectivo</p><p>foi explicativo, buscando identificar os factores determinantes para a ocorrência do fenómeno</p><p>estudado, aprofundando o entendimento das causas e motivos subjacentes.</p><p>O trabalho encontra-se estruturado em quatro secções principais: introdução, por onde será feito</p><p>uma breve contextualização do tema, apresentação dos objectivos e a metodologia a ser usada</p><p>na pesquisa. Na fundamentação teórica, a segunda parte, serão desenvolvidos os termos que</p><p>dizem respeito ao tema. Conclusão, onde será feita uma recapitulação sintética em torno da</p><p>pesquisa. E, por fim, as referências bibliográficas, as obras fundamentais que garantiram a</p><p>revisão da literatura.</p><p>8</p><p>2. Contextualização: Processo de Fixação de Carbono nas Plantas</p><p>O processo de fixação de carbono nas plantas refere-se à conversão do dióxido de carbono (CO₂)</p><p>atmosférico em compostos orgânicos, principalmente glicose, por meio da fotossíntese. Esse</p><p>processo é fundamental para a vida na Terra, pois fornece a base para a cadeia alimentar e é</p><p>responsável pela produção de oxigénio (O₂) que respiramos.</p><p>Segundo Nelson e Cox (2006), a fixação do carbono ocorre inicialmente quando a enzima</p><p>ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase/oxigenase (rubisco) catalisa a reacção entre o CO₂ e uma</p><p>molécula de ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP), formando duas moléculas de ácido 3-</p><p>fosfoglicérico (PGA). Esse é o primeiro passo da assim chamada fase escura da fotossíntese, ou</p><p>ciclo de Calvin.</p><p>Em seguida, o PGA é convertido em outros compostos, como gliceraldeído-3-fosfato (G3P),</p><p>que pode ser utilizado na síntese de carboidratos, lipídios e outros compostos orgânicos. Esse</p><p>processo consome ATP (adenosina trifosfato) e NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo</p><p>fosfato), que são produzidos na fase clara da fotossíntese, onde a luz solar é convertida</p>
<p>em</p><p>energia química.</p><p>A fixação do carbono é um processo complexo e altamente regulado, com várias etapas e</p><p>enzimas envolvidas. A compreensão desses processos é crucial não apenas para a biologia</p><p>vegetal, mas também para a compreensão dos ciclos biogeoquímicos globais e para o</p><p>desenvolvimento de tecnologias relacionadas à agricultura e à mitigação das mudanças</p><p>climáticas.</p><p>2.1. Plantas C₃</p><p>As plantas C₃ são caracterizadas pelo fato de realizarem a fixação inicial do carbono na forma</p><p>de ácido 3-fosfoglicérico (PGA), um composto de 3 carbonos. Esse processo ocorre na primeira</p><p>etapa da fotossíntese, especificamente no estroma dos cloroplastos, onde a enzima ribulose-1,5-</p><p>bisfosfato carboxilase/oxigenase (rubisco) desempenha um papel fundamental.</p><p>Segundo Hopkins (2000), a rubisco é a enzima mais abundante na Terra e desempenha um papel</p><p>crucial na fixação do carbono. Ela catalisa a reacção entre o dióxido de carbono (CO₂) e uma</p><p>molécula de ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP), formando temporariamente um composto instável</p><p>que se divide em duas moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (PGA).</p><p>9</p><p>Essas moléculas de PGA são então utilizadas no ciclo de Calvin, uma série de reações</p><p>bioquímicas que ocorrem no estroma dos cloroplastos. Nesse ciclo, o ATP e o NADPH</p><p>produzidos durante a fase fotossintética dependente da luz são utilizados para reduzir o PGA</p><p>em gliceraldeído-3-fosfato (G3P), um açúcar de 3 carbonos. Parte do G3P é utilizado para</p><p>regenerar RuBP, reiniciando o ciclo, enquanto o restante é utilizado para a síntese de</p><p>carboidratos complexos, como a glicose.</p><p>Conforme descrito por Nelson e Cox (2006), “a etapa inicial da fixação do carbono ocorre</p><p>quando a rubisco catalisa a adição de CO₂ à ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP), formando dois</p><p>ácidos 3-fosfoglicéricos (PGA)”, destacando a importância da rubisco como catalisador nesse</p><p>processo fundamental para a vida vegetal e, por extensão, para a manutenção da vida na Terra.</p><p>2.2. Plantas C₄</p><p>As plantas C₄ são um grupo de plantas que desenvolveram uma adaptação evolutiva única para</p><p>otimizar a fixação do carbono em condições de altas temperaturas e baixas concentrações de</p><p>CO₂. Essas plantas, que incluem culturas importantes como milho, cana-de-açúcar e sorgo,</p><p>possuem uma anatomia foliar especializada e um mecanismo bioquímico distinto que lhes</p><p>permite superar as limitações da fotossíntese C₃ em ambientes quentes e secos.</p><p>Uma característica fundamental das plantas C₄ é a presença de duas etapas de fixação do</p><p>carbono em diferentes tipos de células. Na primeira etapa, o CO2 atmosférico é fixado em um</p><p>composto de 4 carbonos, o ácido oxalacético (OAA), pelas células do mesofilo, que estão</p><p>localizadas na superfície da folha. Esse processo é catalisado pela enzima fosfoenolpiruvato</p><p>carboxilase (PEPCase), que possui uma maior afinidade pelo CO₂ do que a rubisco, a enzima</p><p>envolvida na fotossíntese C₃.</p><p>O OAA é então convertido em malato ou aspartato e transportado para as células da bainha do</p><p>feixe vascular, localizadas no interior da folha. Nas células da bainha, o malato ou aspartato são</p><p>descarboxilados, liberando CO₂ que é utilizado pela rubisco na fotossíntese convencional das</p><p>plantas C₃.</p><p>Essa separação espacial das etapas da fixação do carbono permite às plantas C₄ concentrar CO₂</p><p>nas células da bainha, onde a rubisco pode fixá-lo com maior eficiência. Essa concentração de</p><p>CO₂ aumenta a eficiência da rubisco ao reduzir a competição com o oxigênio, o que minimiza</p><p>a ocorrência da fotossíntese fotorespiratória e aumenta a eficiência geral da fotossíntese.</p><p>10</p><p>Segundo Marschner (1995), “as plantas C₄ têm uma vantagem fisiológica em relação às plantas</p><p>C₃ em condições de alta temperatura e baixa umidade, devido à sua capacidade de concentrar</p><p>CO₂ nas células da bainha do feixe vascular”. Essa adaptação permite às plantas C₄ realizar a</p><p>fotossíntese de forma mais eficiente em ambientes onde as plantas C₃ seriam limitadas pelo</p><p>baixo suprimento de CO₂ e pela ocorrência da fotossíntese fotorespiratória.</p><p>2.3. Plantas CAM</p><p>As plantas CAM, ou metabolismo ácido das crassuláceas, são um grupo de plantas que</p><p>desenvolveram uma adaptação fisiológica única para lidar com ambientes áridos e com a</p><p>escassez de água. Essas plantas, que incluem cactos, suculentas e algumas orquídeas, realizam</p><p>a fixação do carbono de forma diferente das plantas C₃ e C₄, optimizando a utilização da água</p><p>disponível.</p><p>O processo de fixação do carbono nas plantas CAM ocorre em duas fases distintas, divididas</p><p>temporalmente. Durante a noite, quando as condições de temperatura são mais amenas e a</p><p>umidade relativa do ar é mais alta, as plantas CAM abrem seus estômatos e realizam a fixação</p><p>do CO₂ em ácidos orgânicos de 4 carbonos, como o ácido málico. Esses ácidos orgânicos são</p><p>então armazenados em vacúolos nas células da planta.</p><p>Durante o dia, quando as condições de temperatura são mais elevadas e a umidade relativa do</p><p>ar é mais baixa, as plantas CAM fecham seus estômatos para evitar a perda excessiva de água</p><p>por transpiração. Nesse momento, os ácidos orgânicos armazenados são transportados para as</p><p>células onde são descarboxilados, liberando CO₂ que é utilizado na fotossíntese.</p><p>Segundo Taiz e Zeiger (2004), “as plantas CAM possuem um mecanismo de fixação do carbono</p><p>que evita a perda excessiva de água durante a fotossíntese, permitindo-lhes sobreviver em</p><p>ambientes áridos”. Essa adaptação é crucial para a sobrevivência dessas plantas em regiões onde</p><p>a disponibilidade de água é limitada e as condições climáticas são desfavoráveis.</p><p>11</p><p>3. Conclusão</p><p>A fixação do carbono atmosférico pelo processo fotossintético é um dos processos mais</p><p>fundamentais para a vida na Terra, pois é responsável pela produção de oxigênio, essencial para</p><p>a respiração de muitos organismos, e pela base da cadeia alimentar, fornecendo energia para</p><p>praticamente todos os seres vivos. As diferentes vias de fixação do carbono, como nas plantas</p><p>C₃, C₄ e CAM, refletem as adaptações evolutivas das plantas a diferentes condições ambientais,</p><p>demonstrando a complexidade e a diversidade dos processos biológicos.</p><p>As plantas C₃, por exemplo, são mais comuns em regiões de clima temperado e em locais com</p><p>disponibilidade adequada de água, pois sua fotossíntese é mais eficiente em condições de</p><p>temperatura amena e umidade moderada. Já as plantas C₄ são mais prevalentes em regiões</p><p>tropicais e subtropicais, onde as condições de alta temperatura e baixa umidade favorecem a</p><p>ocorrência da fotossíntese C₄, que é mais eficiente nessas condições. Por fim, as plantas CAM</p><p>são comuns em ambientes áridos e em locais com grande variação de temperatura entre o dia e</p><p>a noite, pois sua capacidade de fixar o carbono durante a noite reduz a perda de água por</p><p>transpiração durante o dia.</p><p>Essas diferentes estratégias de fixação do carbono demonstram a incrível capacidade das plantas</p><p>de se adaptarem a uma ampla variedade de condições ambientais, garantindo sua sobrevivência</p><p>e contribuindo para a diversidade ecológica do planeta. Além disso, essas adaptações têm</p><p>implicações importantes para a agricultura e para a compreensão da resposta das plantas às</p><p>mudanças climáticas globais, destacando a importância da pesquisa e da conservação da</p><p>biodiversidade vegetal.</p><p>12</p><p>Referências Bibliográficas</p><p>CORREIA, A. A. D., (1986), Bioquímica nos solos, nas pastagens e forragens. Fundação</p><p>Calouste Gulbenkian. 789pp.</p><p>FERRI, M. G. (Coord.) (1985) Fisiologia Vegetal, v. 1. 2nd ed. São Paulo: EPU,361p.</p><p>NELSON, D. L.; Cox,M. M. Lehninger Princípios de Bioquimíca. 4. ed., São Paulo: Sarvier,</p><p>2006, 1202p</p><p>SALISBURY, F.B.; ROSS, C.W. Fisiologia de Plantas – Tradução da 4ª edição norte-</p><p>americana. São Paulo Cengage learning, 2012, 774p</p><p>TAIZ, L., ZEIGER, E. (2004) Fisiologia Vegetal. 3ª edição. Editora Artmed, , 719p.</p>