Exercício Fisiologia vegetal (respondido)

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1- A atividade fotossintética das plantas, das algas e de algumas bactérias promovem a conversão e o armazenamento de energia solar em moléculas orgânicas. Descreva porque este fenômeno é tão importante 
Essa conversão é feita a partir de moléculas de CO2 e H2O. Somente esses orgânicos são capazes de transformar energia luminosa em energia química, aumentando assim a energia livre disponível para os seres como o todo. 
2- Os componentes estruturais da fotossíntese organizam-se em diferentes níveis, envolvendo desde estruturas e processos de dimensão molecular até a planta individual, integrada a uma determinada comunidade vegetal, indique quais são esses níveis hierárquicos da máquina fotossintética. 
Solo, água, luz e temperatura. 
Tecido vegetal, célula vegetal, cloroplasto.
3 - Faça uma descrição da principal organela envolvida na realização da fotossíntese, incluindo suas funções. 
O cloroplasto  é uma organela presente nas células das plantas e outros organismos fotossintetizantes possui clorofila, pigmento responsável pela sua cor verde e a sua função e que são capazes de absorver a energia da luz solar e a converter em energia química durante a fotossíntese, os cloroplastos também produzem e liberam gás oxigênio (O2), necessário à respiração tanto de animais quanto de plantas.
4 - Sabe-se que o local de ocorrência geral da fotossíntese é a folha. Em corte transversal, é possível verificar que a folha apresenta regiões distintas, tais como epiderme superior e inferior, região do mesófilo (incluindo o parênquima paliçádico e lacunoso) e estômatos. Descreva as funções dos termos destacados em negrito relacionado com a fotossíntese.
Estômatos: são estruturas encontradas nas folhas e caules das plantas, Além da fotossíntese, outras funções de grande importância para o vegetal têm lugar nas folhas, tais como: a transpiração, as trocas gasosas através dos estômatos, a condução e distribuição da seiva e até mesmo reserva de nutrientes e/ou água.
Epiderme: é a camada de células exterior da folha. A sua principal função é o controlo da transpiração, regulação das trocas gasosas, defesa contra infecções, secreção de compostos metabólicos e absorção de água (em algumas plantas
Mesófilo é um conjunto de tecidos parenquimáticos das folhas, posicionado na epiderme superior e inferior constituído pelo parênquima paliçádico (formado por células alongadas lado a lado propiciando condições favoráveis a exposição dos cloroplastos a luz e parênquima lacunoso (tem forma variadas e possibilita trocas gasosas entre o meio interno e o ambiente. 
5. O dossel de uma planta ou comunidade pode interferir na captação de luz e como consequência interferir na realização da fotossíntese. Faça comentários sobre este assunto.
Algumas espécies da mata atlântica e outros biomas ricos em árvores de grande porte e com copas largas, pode impedir que plantas menores não consigam alcançar a luz solar. Sendo assim, terão que se adaptar àquele ambiente, e fazer movimentos à procura de áreas com maior incidência solar para fazer a fotossíntese. 
6 - Por que a luz é a energia que impulsiona a fotossíntese, inclusive permitindo que as plantas monitorem as condições ambientais através dela?
A energia solar contempla duas necessidades importantes dos seres vivos: energia e informação. A necessidade energética é suprida pela fotossíntese. As plantas, sendo organismos sésseis, desenvolveram a capacidade de monitorar as mudanças ambientais e de ajustar seu metabolismo e o seu desenvolvimento ao ambiente em continua modificação
7 - Descreva o que acontece quando os pigmentos fotossintetizantes absorvem luz 
Quando a luz incide na planta, os pigmentos ficam ativos, absorvendo a luz para a transformação da energia luminosa para captada em energia química.
8 – Cite e explique as principais características dos pigmentos fotossintetizantes, indicando a sua função. 
A clorofila está presente em todos os eucariotos fotossintetizantes e nas cianobactérias. Existe a clorofila a, b, c, d e E . é essencial para a geração de oxigênio na fotossíntese realizada por organismos desses grupos.
carotenoides: são pigmentos lipossolúveis de cor vermelha, laranja ou amarela encontrada em todos os cloroplastos e nas cianobactérias, possuem Dois grupos de carotenoides – carotenos e xantofilas – estão normalmente presentes nos cloroplastos. 
Ficobilinas: são encontradas nas cianobactérias e nos cloroplastos das algas vermelhas. São hidrossolúveis. Dois grupo ficocianina: azul e ficoeritrina: vermelha. 
9 - As várias reações que ocorrem durante a fotossíntese são divididas em duas principais etapas. Explique quais são e o que ocorre em cada uma delas. 
. A fase clara pode ser chamada também de fotoquímica, Só ocorre na presença de luminosidade, onde ocorre à quebra da molécula de água, através da fotólise da agua e é produzida uma molécula de ATP, e também é produzidas moléculas de NADph2, esse processo ocorre nos tilacoides onde se encontram nas moléculas de clorofila, outra coisa que é também produzido nessa parte é o oxigênio.
Na faze escura ou química, ocorre geralmente o ciclo de kelvinacontece no estroma do cloroplasto não precisa de luz, porém necessita diretamente dos protudos da fase clara.
10 - Fale sobre uma das enzimas mais importantes e encontradas em toda parte do mundo: a rubisco. 
A RuBisCO  É uma enzima bifuncional que se encontra nos cloroplastos. desempenha a função de carboxilase quando cataliza o passo inicial de fixação de carbono no ciclo de Calvin e desempenha uma função de oxigenase no processo de fotorrespiração. 
11- Descreva o processo de fostofosforilação cíclica e acíclica 
Fotofosforilação cíclica (Fotossistema I) - Este processo ocorre nos cloroplastos. Os fótons de luz são absorvidos pela clorofila A, e cada um dos seus elétrons recebe um fóton de luz, aumentando a quantidade de energias. Com toda essa energia recebida, os elétrons ficam agitados e passam a se mover com frequência, até que eles saem da clorofila e são captados pelos transportadores de elétrons (ferrodoxina e citocromos). Neste momento ocorre a liberação de energias. Tal energia será usada na formação da molécula de ATP. Este processo é cíclico por que, após liberarem a energia, os elétrons recuperam o seu estado normal, e regressam para a clorofila A. 
 
Fotofosforilação acíclica (Fotossistema II) - Fazem parte da fotofosforilação acíclica dos dois tipos de clorofila, sendo chamadas de clorofila A e clorofila B. Os fótons de luz são absorvidos pela clorofila B, aumentando a quantidade de energia de seus elétrons. Os elétrons ficam agitados e passam a se mover com frequência, até que eles saem da clorofila e são captados pelos transportadores plastoquinona e citocromos. Neste momento ocorre a liberação de energias, que é usada na formação da molécula de ATP. Os elétrons não voltam para a clorofila B, eles vão até a clorofila A (por isso o nome acíclica), onde há a ferrodoxina, que transporta os elétrons para o NADP, deixando a cromatina B privada dos mesmos. Porém, durante o processo da fotólise da água, a cromatina B recupera os elétrons. No processo da fotólise da água, ocorre a ação da luz que faz com que as moléculas de água se quebrem, formando íons H+ e OH. Com isso ocorre a liberação de oxigênio para a atmosfera, e a passagem átomos de hidrogênio para o NADP. Cada enzima de NADP só tem capacidade de receber dois elétrons e dois átomos, que origina o NADPH². 
12 – Explique o que é Fotossistema I e * Fotossistema II
Fotossistema I - p700: É o responsável pela produção de NADPH. recebe elétrons provenientes da cadeia transportadora de elétrons e os direciona até a clorofila que aborve luz no comprimento de 700 nanômetros. 
Fotossistema II - p680: Nesse fotossistema ocorre a quebra da água, também chamada de fotólise da água, Cada molécula de água produz dois prótons H+ e dois elétrons não excitados que são direcionados para o centro de reação do fotossistema.
13 - Existe alguma relação na cadeia transportadorade elétrons e o uso de herbicidas nas plantas? Justifique sua resposta
Existe a inibição da fotossíntese em algumas plantas, pois o local de ação dos herbicidas é na membrana do cloroplasto, onde ocorre a fase luminosa da fotossíntese, mais especificamente no transporte de elétrons.
14. Explique o processo de fotorrespiração, incluindo comentários sobre o porquê alguns pesquisadores  repercussões negativas desse processo. 
A fotorrespiração é a perda de CO2 que ocorre na presença de luz. É uma perda de CO2 adicional à respiração mitocondrial. A fotorrespiração ocorre porque a Rubisco do Ciclo de Calvin-Benson atua também como oxigenase, além da função carboxilase. A fotorrespiração envolve três organelas: peroxissoma, mitocôndria e cloroplasto. Um fornecimento de energia é requerido (ATP e ferrodoxina reduzida). O O2 é consumido e uma parte do glicolato é perdida como CO2 e outras partes retornam ao ciclo de Calvin-Benson como 3-PGA. A desvantagem é em termos de produtividade, a fotorrespiração é um processo que reduz a fixação de C02 e o crescimento das plantas. A vantagem é q o processo fotorrespiratório é importante para remover o excesso de energia (ATP e NADPH) produzindo sob altos níveis de radiação ou não utilizado sob situação de estresse hídrico.
15 – No mecanismo de fixação de carbono nos vegetais são reconhecidas três vias: C3,c4 e CAm. Sobre esse assunto explique.
a) Principais diferenças entre essas vias: o ciclo c3 é a via metabólica responsável pela extração de carboidratos percussores de todas as moléculas orgânicas existentes nos organismo fotossintetizantes e heterotróficos. O C4 baseia-se num ciclo de carboxilação e descarboxilação que é fortemente integrado a adaptações anatômicas especiais, e a via CAM é um mecanismo fotossintético concentrado em c02, selecionado em resposta à acidez de ambientes terrestres e à limitação na disponibilidade de c02 em ambientes aquáticos. 
b) Vantagens e Desvantagens: Todos os três mecanismos – C3, C4 e CAM – têm vantagens e desvantagens, e uma planta pode competir com sucesso apenas quando os benefícios do seu tipo de fotossíntese superam outros fatores. Por exemplo, embora as plantas C4 geralmente tolerem temperaturas mais altas e ambientes mais secos do que as espécies C3, as plantas C4 podem não competir com sucesso em temperaturas inferiores a 25°C. Isso ocorre, em parte, porque elas são mais sensíveis ao frio que as espécies C3. Além disso, como discutido anteriormente, as plantas CAM conservam a água fechando seus estômatos durante o dia, uma prática que reduz intensamente sua capacidade para absorver e fixar o CO2. Por isso, as plantas CAM crescem lentamente e competem fracamente com as espécies C3 e C4 sob outras condições que não a de aridez extrema. Assim, cada tipo de fotossíntese da planta tem limitações impostas por seu próprio mecanismo fotossintético.
c) E, por que as vias c3, e c4 são separados espacialmente e as plantas CAM são temporalmente separadas. O metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) ocorre em muitas plantas suculentas. Em plantas CAM, a fixação do CO2 ao fosfoenolpiruvato (PEP) para formar oxaloacetato ocorre durante a noite, quando os estômatos estão abertos. O oxaloacetato é rapidamente convertido em malato, que é estocado ao longo da noite no vacúolo na forma de ácido málico. Durante o dia, quando os estômatos estão fechados, o ácido málico é recuperado do vacúolo e o CO2 fixado é transferido para a ribulose 1,5-bifosfato (RuBP) do ciclo de Calvin. A via C4 e o ciclo de Calvin ocorrem dentro das mesmas células nas plantas CAM; por isso, essas duas vias, que são espacialmente separadas nas plantas C4, são temporalmente separadas nas plantas CAM.
16 – Faça comentários sobre o destino dos produtos da fotossíntese
 Na fotossíntese realizada pelos seres fotossintetizantes, com exceção das bactérias, gás carbônico (CO2) e água (H20) são usados para a síntese de carboidratos, geralmente a glicose. Nesse processo há a formação de oxigênio (O2), que é liberado para o meio.
17- Analisando os aspectos ecofisiológicos associados à fotossíntese foliar percebe-se que depende de algumas taxas. Indique quais são elas.
•Suprimento de CO2 ao sítio ativo da rubisco
•Síntese de NADH e de ATP, que dependem das reações fotoquímicas e da disponibilidade de luz
•Atividade de carboxilação da RuBP, que também possui a função de oxigenase
18) Existe alguma diferença entre planta de sol e sombra, relacionado ao processo de fotossíntese?
Sim, porque para realizar a fotossíntese precisa de 3 elementos básicos agua, gás carbônico e luz, caso falte algum destes não ocorre a fotossíntese e consequentemente a planta não produz nem oxigênio e nem energia para ela ( pois são seres autotróficos produz seu próprio alimento).
19- Existe relação entre a produtividade em comunidades vegetal  e a fotossíntese? Justifique sua resposta.
Sim. Todo vegetal precisa realizar o processo de fotossíntese para  produzir energia necessária para a sua sobrevivência. Percebemos o importante papel da luz na fotossíntese, pois irá desencadear o processo de transferência de elétrons à nível da membrana dos tilacóides, fundamental para a continuação do processo, ou seja, fornecendo energia para a etapa de fixação do CO2. Entretanto, a capacidade fotossintética de uma planta pode ser severamente reduzida quando exposta a níveis de radiação que excedam os requeridos para saturar a fotossíntese.