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I F R J – N I L Ó P O L I S B A C H A R E L A D O E M Q U Í M I C A Nota: Nome: N.º: Turma: BIOQ. VEGETAL Professor: ALVARO Período: 6º Data: / / ED - Fotossíntese 1. Os cloroplastos possuem pigmentos fotossintéticos responsáveis pela captação de luz em diferentes comprimentos de onda. A seguir estão representadas as curvas de absorção de cada pigmento nos diferentes comprimentos de onda. PURVES, W. K.; SADAVA, D.; ORIANS, G.H.; Heller, H.C. (2002). 2. Um pesquisador forneceu a uma cultura de algas gás carbônico marcado com o isótopo 18O do oxigênio. A uma segunda cultura de algas foi fornecida água com esse mesmo isótopo. As culturas foram mantidas iluminadas por um certo tempo, após o que as substâncias químicas presentes no meio e nas células das algas foram analisadas. a) Além de gás carbônico, que outras substâncias apresentarão o isótopo 18O na primeira cultura? Justifique sua resposta. b) Além da água, que outras substâncias apresentarão o isótopo 18O na segunda cultura? Justifique sua resposta. 3. Observe o esquema abaixo como estão dispostos os fotossistemas bem como alguns outros receptores proteicos presentes nas membranas granais e estromais dos tilacoides. a) Em relação à função que exercem, justifique a disposição espacial dos Fotossistemas I e das enzimas ATP-sintase ao longo das membra- nas dos tilacoides. b) Explique o processo de produção de ATP pela enzima ATP sintase. 4. Descreva a ação da rubisco no processo de carboxilação e oxigenação e determine os respectivos produtos gerados a partir desses processos. 5. Em 1931, desejando estudar a fotossíntese, Cornelius van Niel observou que bactérias fotossintetizadoras usavam H2S e geravam enxofre como produto. A equação a seguir mostra as reações fotossintéticas dessas bactérias: Comparando essa equação com a da fotossíntese das plantas, o que podemos deduzir a respeito da origem do oxigênio gerado pelas plantas que realizam fotossíntese? Admita a existência de duas espécies de vegetais (A e B) que vivem no oceano; a primeira, próxima à superfície; e a segunda, em águas profundas. Considere, também, que uma das espécies possua os pigmentos clorofila e ficoeritrina, e a outra, apenas clorofilas. a) A partir da análise do gráfico, diga qual das duas (A ou B) deve possuir o pigmento ficoeritrina. Justifique sua resposta. b) Várias atividades biológicas dos seres vivos dependem da luz do Sol. Uma dessas atividades faz com que, a cada momento, metade da atmosfera do planeta tenha maior teor de oxigênio que a outra. Qual é o motivo dessa diferença no teor de oxigênio? IFRJ - NI 2 6. Abaixo, há três esquemas A, B e C, representando o processo fotossintético das plantas CAM, C3 e C4. a) Identifique os três tipos de plantas referentes aos esquemas A, B e C. b) Identifique e esclareça por que se diz que, em um dos tipos de plantas, há separação temporal, e em outro há separação espacial entre a fixação do gás carbônico e o ciclo de Calvin-Benson. c) As plantas chamadas de C3 perdem muito rendimento de produção de moléculas orgânicas por fotossíntese quando a con- centração de CO2 é baixa. As plantas chamadas C4 possuem um metabolismo que contorna essa situação, mantendo a veloci- dade da fotossíntese mesmo em baixas concentrações de CO2. Considerando a função dos estômatos das folhas no controle da evapotranspiração, indique qual dos dois tipos de planta perde menos produtividade em um clima seco e quente. Justifique sua resposta. 7. As plantas apresentam diferentes tipos de metabolismo fotossintético, de acordo com o ambiente em que se desenvolvem. Para estudar essas diferenças, três espécies vegetais, A, B e C, foram submetidas a condições experimentais controladas, nas quais mediu-se a assimilação de CO2 pelas folhas em função da variação de temperatura. a) A partir da análise do gráfico, indique a curva correspondente à planta com metabolismo ácido das crassuláceas – CAM. Justifique sua resposta. b) Cite a principal vantagem do metabolismo CAM e cite duas carac- terísticas morfológicas típicas das crassuláceas. 8. Faça uma comparação distinção entre os transportes cíclico e acíclico de elétrons, em termos de (1) produtos e (2) fonte de elétrons para a redução de clorofila oxidada. 9. Leia o texto a seguir. Elysia chlorotica (um tipo de lesma-do-mar) é um molusco híbrido de animal e vegetal, considerado o primeiro animal autotró- fico. Cientistas identificaram que o Elysia incorporou o gene das algas Vaucheria litorea – o psbO – das quais ele se alimentava, por isso desenvolveu a capacidade de fazer fotossíntese por aproximadamente nove meses. Os últimos estudos revelam que o molusco marinho também desenvolveu capacidades químicas, permitindo-lhe sintetizar clorofila, produzindo, assim, seu ali- mento. Essa capacidade é a mais nova proeza do Elysia, cujas habilidades evolutivas têm chamado a atenção da comunidade científica. (Adaptado de: Super Interessante. mar.2010. Disponível em: <http://super.abril.com.br/mundo-animal/criatura-fusao-animal-vegetal-543145.shtml>. Acesso em: 20 jun. 2012.) a) Explique a função da clorofila na fotossíntese. b) Pelo fato de realizar fotossíntese, qual seria uma possível vantagem adaptativa do Elysia chlorotica em relação a ou- tros moluscos que são heterotróficos? 3 Nome: N.º: Turma: ED/2013_1 10. A maioria dos seres autotróficos capta a energia da radiação luminosa que recebem. No entanto, seus pigmentos fotossin- tetizantes são capazes de absorver essa radiação, com eficiência, apenas para determinadas frequências. O gráfico abaixo mos- tra o espectro de absorção de luz desses pigmentos, encontrados em um determinado fitoplâncton: Uma mesma quantidade desse fitoplâncton foi adicionada a cada um de quatro recipientes, contendo meio de crescimento adequado. Durante determinado tempo, os recipientes foram mantidos sob temperatura constante e iluminados com a mesma quantidade de energia. Foram usados, porém, comprimentos de onda diferentes, como mostra a tabela: Ao final do experimento, o número de células em cada um foi contado. A maior e a menor quantidade de células foram encon- tradas, respectivamente, em quais dos recipientes medidos? Explique. 11. Descreva a ação da rubisco no processo de carboxilação e oxigenação e determine os respectivos produtos gerados a partir desses processos. 12. Sobre a fotorrespiração responda: em que situação ocorre? Como ocorre? Como as diferentes organelas participam desse processo? 13. Quando um pé de milho é iluminado, na presença de gás 14CO2, depois de 1s cerca de 90% de toda a radioatividade incorpo- rada nas folhas é encontrada nos átomos C-4 do malato, aspartato e oxalacetato. Somente após 60s o 14C aparece no átomo C- 1 do 3-fofoglicerato. Explique este fato, levando em consideração o tipo fotossintético da planta em questão, justifique a ocor- rência desta variação metabólica. 14. A fotorrespiração é um fenômeno que ocorre mais frequentemente em plantas com metabolismo C3. Neste processo, o vegetal apresenta um desvio anormal do Ciclo de Calvin, local de fixação do carbono, oxigenando a rubisco ao invés de carboxi- lá-la. Abaixo seguem, respectivamente, a primeira e a décima reações deste ciclo fotossintético oxidativo C2 do carbono. IFRJ - NI 4 a) Identifique um fator que seja responsável pela ativação da fotorrespiração. (1,0). b) Explique porque o metabolismo fotossintético C2 é dependente da fotofosforilação oxidativa ocorrida nos tilacóides. (1,0) 15. Uma planta verde de floresta tropical úmida é diretamente iluminada com luz solar em quantidade suficiente para que a mesma realize fotossíntese. Durante este tempo, um pesquisadorconstrói um gráfico em que relaciona a quantidade de pró- tons H+ bombeados pela ATP sintase por segundo nos cloroplastos dessa planta em três diferentes horas do dia. A tabela abai- xo mostra os momentos das medições bem como os respectivos registros da temperatura. HORA DO DIA TEMPERATURA (°C) 6 20 12 32 18 26 a) Em qual das horas do dia o pesquisador registrou o maior fluxo de prótons. Justifique. b) Explique de que maneira a luz é recebida pela planta e acaba por culminar na excitação eletrônica. 16. Algumas algas possuem um compartimento celular exclusivo chamado carboxissomo. a) Se todas as algas conseguem absorver o CO2 diretamente da água, sugira uma explicação para a manutenção desse compartimento em alguns tipos de algas. b) A anidrase carbônica é uma enzima presente no carboxissomo que catalisa a reação reversível de hidratação do gás carbônico. Explique a importância desta enzima estar presente no carboxissomo, uma vez que a alga já absorve o dió- xido de carbono diretamente da água.