ESTUDO_DIRIGIDO_fotossintese

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Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Departamento de Química
Disciplina de Bioquímica 
Professor Emerson Pontes 
Estudo dirigido
Fotossíntese 
A fotossíntese é um tema fascinante na biologia não apenas pela sua importância ecológica e como este processo mudou toda a história evolutiva do planeta e seres vivos, mas também pela história de sua descoberta. Neste estudo dirigido, trabalharemos em cima de algumas experiências clássicas que auxiliaram na elucidação de todo o processo.
Um dos primeiros experimentos relatados para entender o problema da nutrição vegetal foi o abordado pelo médico belga Jan Baptista von Helmont (1577-1644) que plantou uma pequena muda de salgueiro em um vaso com terra, depois de pesar os dois. Cinco anos depois, voltou a pesar o salgueiro e o vaso. O salgueiro estava quase 75 quilos mais pesado, enquanto o solo perdera apenas 57 gramas. Para Helmont, estava óbvio que a planta crescera utilizando outro alimento além do solo. Assim, ele concluiu que este alimento era água, com a qual regara a planta regularmente. Ele estava parcialmente certo (...) 
Questão 1: O que faltou ele considerar além do peso do solo e da água utilizada para regar?
- Joseph Priestley em 1780 relata que “acidentalmente havia encontrado um método de restaurar o ar que havia sido prejudicado pela queima de velas acesas”.
Questão 2: Você concorda que as plantas sempre irão “restaurar” o ar? Justifique. 
O que seria o ar contaminado e o ar restaurado?
- Em 1796 Ingenhouz demonstrou a dependência da luz e dos pigmentos para a fotossíntese. 
- Em 1882, T. W. Engelmann fez o seguinte experimento: um recipiente contendo bactérias aeróbias e uma alga verde filamentosa do gênero Spirogyra foi submetido à iluminação de uma fonte de luz (microespectro). Considerando os resultados observados, responda:
1. Por que o tamanho da colônia de bactérias é maior em determinadas faixas do microespectro?
2. Qual substância, essencial ao processo fotossintético, é a fonte do gás liberado durante a fotossíntese da alga? Como isso foi classicamente demonstrado?
Questão 3:
Moléculas de clorofilas isoladas são capazes de absorver luz, resultando na passagem de elétrons para níveis com maior energia potencial. Com o retorno dos elétrons excitados para seus níveis energéticos de origem, a clorofila a emite fluorescência vermelha. No entanto quando a clorofila está em cloroplastos íntegros, ela absorve luz mas praticamente não emite fluorescência. Explique o porque disto.
Questão 4:A árvore filogenética abaixo mostra a interação dos seres vivos e como os eventos de endossimbiose influenciaram a história da evolução dos principais reinos. Relacione estes eventos com organelas celulares específicas e estabeleça qual evento ocorreu primeiro nas plantas: a endossimbiose das bactérias violetas ou das cianobactérias. Por que?
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Questão 5: Em 1966 André Jagendorf mostrou que o cloroplasto sintetizava ATP no escuro, quando um gradiente de pH era imposto através da membrana do tilacóide. Explique como esta experiência contribuiu para a hipótese formulada por Peter Mictchell para a síntese de ATP. 
Questão 6: A liberação do oxigênio pelas plantas verdes foi o primeiro fato relacionado com a fotossíntese. Posteriormente, descobriu-se que a fotossíntese é praticamente o único meio importante de produção de oxigênio atmosférico. Entretanto, por algum tempo, questionou-se a origem deste oxigênio durante as reações fotossintéticas. Qual substância é utilizada pelas plantas como fonte deste oxigênio e como o estudo do microbiologista van Niel e os experimentos utilizando o isótopo 18 do oxigênio ajudaram a responder esta questão?
Questão 7: A importância da fase luminosa da fotossíntese foi assim resumida de forma original pelo bioquímico Albert Szent-Györgyi: “O que mantém a vida em movimento é uma pequena corrente elétrica mantida pela luz do Sol.” Como você explicaria esta frase com seus conhecimentos de bioquímica.
Questão 8: Observe o esquema abaixo e explique o porquê e a importância da distribuição diferencial dos fotossistemas e da ATP sintase nos tilacóides.
Questão 9: Muitos dos herbicidas (aproximadamente a metade das combinações comercialmente importantes) agem interrompendo o fluxo de elétrons da fotossíntese (Ashton e Faz 1981). Foram encontrados os locais precisos de ação de muitos destes agentes onde eles enganam a redução secundária do fotossistema I (por exemplo, em paraquat) ou o complexo receptor de quinona na cadeia de transporte de elétron entre o dois fotossistemas (por exemplo, no DCMU). O Paraquat age interceptando elétrons entre as ligações receptoras de ferrodoxina e o NADP e então reduz oxigênio a superoxido (02-). Superóxido, é um radical livre que reage com uma grande gama de moléculas conduzindo à rápida perda de atividade do cloroplasto. Moléculas de lipídeo da membrana da célula são especialmente sensíveis ao 02-. Proponha a ação e as consequências da utilização do DCMU em relação a produção de ATP, ao desprendimento de O2, à produção de NADPH e à fotofosforilação cíclica.
 
Questão 10:Os açúcares são produzidos na etapa bioquímica da fotossíntese. Esta etapa, apesar de não depender diretamente da luz, não ocorre no escuro. Por que?
 Questão 11: Compare a fotossíntese em plantas C3, C4 e MAC.