Prévia do material em texto
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia – São Paulo Curso Licenciatura em Ciências Naturais com Habilitação em Química ARIANE SOUSA TEIXEIRA – arianesst@gmail.com ISABELLE MAYUMI YAMAMOTO – belleyamamotoo@gmail.com LUCAS DE CAMPOS SOUZA – ludecamposs@icloud.com MATHEUS GUZZO MAGALHÃES – matheus.mguzzo@gmail.com Fotossíntese São João da Boa Vista – São Paulo 2017 mailto:arianesst@gmail.com mailto:belleyamamotoo@gmail.com mailto:ludecamposs@icloud.com mailto:matheus.mguzzo@gmail.com 2 Ariane Sousa Teixeira Isabelle Mayumi Yamamoto Lucas de Campos Souza Matheus Guzzo Magalhães Fotossíntese Trabalho apresentado como requisito parcial para a disciplina de Projetos Integradores, para o curso de Licenciatura em Ciências Naturais com Habilitação em Química, do Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia – Campus São João da Boa Vista. Professor(a): Dra. Camila Pereira e Dra. Fabiana Leite Rabelo Mariano São João da Boa Vista – São Paulo 2017 3 Resumo MAGALHAES, Matheus Guzzo, SOUZA, Lucas de Campos, TEIXEIRA, Ariane Sousa, YAMAMOTO, Isabelle Mayumi. Fotossíntese. 2017. Trabalho Parcial, Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia de São Paulo. São João da Boa Vista, 2017. Este trabalho tem como objetivo identificar os elementos necessário para a realização da fotossíntese e perceber como a fotossíntese é importante para a manutenção da vida na Terra. [...] fotossíntese é um processo pela qual os seres autótrofos produzem seu alimento, onde ocorre a transformação da energia luminosa em energia química (SILVA, 2012, p-2), tornando um processo de suma importância para a vida no planeta Terra. Simplificando, a planta retira o gás carbônico do ar e a energia proveniente do sol, fazendo ela produzir glicose que é seu próprio alimento, assim na medida que essa glicose é consumida, a planta vai liberando oxigênio. [...] a molécula de clorofila é muito similar a uma molécula de hemoglobina presente no sangue, o que diferem uma da outra é a presença no centro da molécula de clorofila apresenta magnésio (Mg) e no centro da molécula de hemoglobina apresenta ferro (Fe).[...] Dificuldades sobre o ensino da Fotossíntese, (ALMEIDA, BARROS, PEDROSO, REZENDE, ROSARIO, 2013) ensinar a fotossíntese ou até outros conteúdos relacionados com a ciência da natureza, é um desafio, pois muitos educandos não se sentem motivados a participarem das aulas e por isso não entendem o conteúdo de forma correta. Em se tratando do tema fotossíntese é preciso que nas séries iniciais o professor seja cuidadoso com a definição de conceitos chaves e que posteriormente, no ensino médio, ocorra integração entre conhecimentos químicos, físicos e biológicos. É importante deixar claro para o aluno que além da fotossíntese a planta realiza respiração, transpiração e tantos outros processos químicos ocorrendo simultaneamente e que através de uma simples prática orientada pelo professor é possível trabalhar vários aspectos essenciais para a sobrevivência de um vegetal (PEDROSO, ROSARIO, ALMEIDA, BARROS, REZENDE, Sd, 2013). Palavras-chaves: Fotossíntese, Energia, Clorofila, Ensino. 4 Sumário 1. Introdução............................................................................................................................ 5 1.1 Etapa Fotoquímica ou fase clara .................................................................................. 7 1.2 Etapa Química ou Fase Escura .................................................................................... 7 1.3 Cloroplastos ................................................................................................................. 8 1.4 Clorofila ....................................................................................................................... 9 1.5 Importância da Fotossíntese ....................................................................................... 10 1.6 Dificuldades dobre o ensino da Fotossíntese ............................................................. 10 2. Justificativa........................................................................................................................ 12 3. Objetivo ............................................................................................................................. 13 3.1 Objetivo Geral ............................................................................................................ 13 3.2 Objetivos Específicos ................................................................................................ 13 4. Metodologia ...................................................................................................................... 14 5 1. Introdução O termo fotossíntese literalmente significa, “síntese usando a luz”. Os vegetais são seres autótrofos, ou seja, seres que conseguem produzir seu próprio alimento através do processo da fotossíntese. É necessário de luz, gás carbônico e água para que ocorra o processo da fotossíntese. http://sbiologiathaina.blogspot.com.br/2011/09/fotssintese-importan-cia-para-as.html No entanto nem sempre foi assim, a história da fotossíntese começa na Grécia Antiga quando as pessoas acreditavam que as plantas retiram do solo todo o seu alimento. Jan Baptist Van Helmont foi um dos primeiros a observar como ocorria a nutrição das plantas. Após colocar uma planta de salgueiro em um vaso de cerâmica e aguá-la constantemente, ele observou que, ao final de cinco anos, a planta havia crescido e se desenvolvido bem e que a quantidade de terra no vaso continuava a mesma. A partir dessa observação, ele concluiu que os vegetais conseguiam produzir todas as substâncias de que necessitavam a partir da água e não do solo como imaginavam (MORAES, Sd.). No ano de 1727, o cientista inglês Stephan Hales divulgou, após algumas pesquisas, que os vegetais utilizavam o ar para produzir as substâncias de que necessitavam e, em 1772, Joseph Priestley fez uma descoberta muito interessante. Ao colocar uma planta e uma vela dentro de um recipiente, ele observou que a vela não se apagava e que o fato de ela não se apagar estava ligado à presença da planta dentro do mesmo recipiente. Depois desse e de outros experimentos, Priestley verificou que o ar permanecia puro e respirável http://sbiologiathaina.blogspot.com.br/2011/09/fotssintese-importan-cia-para-as.html 6 por causa das plantas e que elas eram capazes de produzir substâncias para purificá-lo (MORAES, Sd.). Em 1796, Jan Ingen-Housz refez os experimentos de Priestley confirmando-o e, a partir de outras pesquisas, concluiu que apenas as partes verdes das plantas eram capazes de “purificar o ar” (MORAES, Sd.). Em 1804, Nicholas de Saussure chegou à conclusão de que a água também tinha importante participação nesse processo de produção de substâncias pelas plantas e demonstrou também que na presença de luz as plantas absorviam gás carbônico e liberavam oxigênio, sendo que no escuro ocorria o inverso (MORAES, Sd.). No ano de 1905, Blackman, pesquisando sobre os efeitos que a concentração de gás carbônico, a luminosidade e a temperatura tinham sobre o processo fotossintético, descobriu que no fenômeno da fotossíntese havia dois tipos de reações, as que ocorriam na presença de luz e as que ocorriam no escuro (MORAES, Sd.). No ano de 1920, Van Niel, um estudante de graduação da Universidade de Stanford, a partir de estudos feitos com bactérias, sugeriu que era a água e não o dióxido de carbono que se degradava gerando o oxigênio na fotossíntese (MORAES, Sd.). Melvin Calvin,Andrew Benson e seus colaboradores confirmaram as conclusões de Van Niel e a partir de outros experimentos conseguiram identificar qual era o papel do carbono no processo fotossintético, além de elucidarem como os aminoácidos, carboidratos e outros compostos orgânicos eram produzidos no processo fotossintético. Por esse estudo, Calvin foi premiado, no ano de 1961, com o Prêmio Nobel de Química (MORAES, Sd.). Na década de 1960, os cientistas H. P. Kortshak, M. D. Hatch e C. R. Slack descobriram que nas plantas superiores ocorria outro ciclo além do ciclo já explicado por Calvin. A esse novo ciclo deu-se o nome de Ciclo dos Ácidos Dicarboxílicos (MORAES, Sd.). A fotossíntese é um processo pela qual os seres autótrofos produzem seu alimento, que ocorre a transformação da energia luminosa em energia química (SILVA, p-2, 2012), tornando um processo de suma importância para a vida no planeta Terra. Simplificando, a planta retira o gás carbônico do ar e a energia proveniente do sol, fazendo ela produzir glicose que é seu próprio alimento, assim na medida que essa glicose é consumida, a planta vai liberando oxigênio. Como o processo de fotossíntese é muito complexo, ele é dividido em duas etapas: a etapa fotoquímica (fase clara) e a etapa química (fase escura). 7 1.1 Etapa Fotoquímica ou fase clara Esta etapa é caracterizada por acontecer sob a luz solar ou claridade, onde ocorre a absorção de luz pela clorofila para a realização da fotofosforilação (produção de ATP) e fotólise da água (decomposição da água em gás oxigênio e íons de hidrogênio) (DUARTE, 2017) https://blogdoenem.com.br/fase-clara-fotossintese/ 1.2 Etapa Química ou Fase Escura Esta etapa também é conhecida como Ciclo de Calvin, nela não há a necessidade de luz solar ou claridade mas precisa do gás carbônico (SILVA, 2012, p-3), as reações químicas são catalisadas por enzimas, a energia usada nessa fase é resultado da decomposição do ATP que é formado na etapa fotoquímica, ela ocorre dentro do estroma dos cloroplastos. O CO2 absorvido da atmosfera transforma-se em glicose por meio da incorporação de hidrogênios (H) que são cedidos pelas moléculas de NADPH, obtida na fase clara. https://blogdoenem.com.br/fase-clara-fotossintese/ 8 http://brasilescola.uol.com.br/biologia/ciclo-calvin.htm 1.3 Cloroplastos O cloroplasto é indispensável na realização da fotossíntese, eles estão presentes apenas em células de plantas e algas, nas regiões que ficam iluminadas, eles possuem a cor verde devido à presença da clorofila. https://www.todamateria.com.br/cloroplastos/ http://brasilescola.uol.com.br/biologia/ciclo-calvin.htm https://www.todamateria.com.br/cloroplastos/ 9 https://blogdoenem.com.br/fase-clara-fotossintese/ (Visão aumentada) Na etapa fotoquímica ocorre na região dos tilacoides, onde está concentrada a clorofila, e a etapa química acontece no estroma onde é um espaço preenchido por um fluido e enzimas. 1.4 Clorofila A clorofila é muito similar a uma molécula de hemoglobina presente no sangue, o que diferem uma da outra é a presença no centro da molécula de clorofila apresenta magnésio (Mg) e no centro da molécula de hemoglobina apresenta ferro (Fe). O magnésio possui um papel muito importante para a fotossíntese, ele tem participação na formação de açucares, vitaminas, proteínas e lipídeos (VALENTE, 2017). R https://my.oceandrop.com.br/clorofila-e-seus-beneficios/ https://blogdoenem.com.br/fase-clara-fotossintese/ https://my.oceandrop.com.br/clorofila-e-seus-beneficios/ 10 A clorofila é encontrado no interior dos cloroplastos ela é o pigmento responsável por dar a cor verde a determinadas plantas. 1.5 Importância da Fotossíntese Os seres fotossintetizantes convertem moléculas inorgânicas como o gás carbônico (CO2), (MACEDO, sd.) em moléculas orgânicas, com a liberação de gás oxigênio (O2). Assim no processo da fotossíntese ela “sequestra o carbono” da atmosfera, enquanto a respiração da maioria dos seres vivos se faz pelo consumo do oxigênio e liberação do gás carbônico. É nesse ciclo que ocorre um equilíbrio de retirada e liberação de carbono na atmosfera que favoreceu e favorece a vida na Terra. Atualmente liberação do CO2 está maior do que os seres fotossintetizantes podem consumir. Com a queima dos combustíveis fosseis acarreta na liberação de carbono para a atmosfera em forma de gás carbônico, afetando toda a vida na terra e ocorrendo um aumento na temperatura na Terra. Diminuir as emissões de CO2, juntamente com a conservação das florestas, da nossa biodiversidade é uma das formas de suavizar os efeitos do aquecimento global. Nós, seres humanos, e todas as outras formas de vida, somos totalmente dependentes da fotossíntese, seja porque é um processo que nos fornece alimento e oxigênio seja porque ameniza a temperatura da Terra. O fato é que a sobrevivência de todos depende muito da continuidade desse processo em nosso Planeta (MACEDO, Sd.). 1.6 Dificuldades dobre o ensino da Fotossíntese (ALMEIDA, BARROS, PEDROSO, REZENDE, ROSARIO, 2013) Ensinar a fotossíntese ou até outros conteúdos relacionados com a ciência da natureza, é um desafio, pois muitos educandos não se sentem motivados a participarem das aulas e por isso não entendem conteúdo de forma correta. A resistência dos educandos sobre este conteúdo pode estar relacionada com a complexidade de como ele é tratado nos livros didáticos e até mesmo pelos educadores. Ensinar sobre qualquer conteúdo é uma tarefa de grande responsabilidade para o educador, pois ele precisa dominar o tema e através da utilização de instrumentos didáticos de fácil uso garantir que os alunos aprendam e usam esse conhecimento fora de sala de aula também. 11 Em se tratando do tema fotossíntese é preciso que nas séries iniciais o professor seja cuidadoso com a definição de conceitos chaves e que posteriormente, no ensino médio, ocorra integração entre conhecimentos químicos e biológicos. É importante deixar claro para o aluno que além da fotossíntese a planta realiza respiração, transpiração e tantos outros processos químicos ocorrendo simultaneamente e que através de uma simples prática orientada pelo professor é possível trabalhar vários aspectos essenciais para a sobrevivência de um vegetal (PEDROSO, ROSARIO, ALMEIDA, BARROS, REZENDE, Sd, 2013). 12 2. Justificativa A escolha se deste tema se deu a partir de uma discussão entre o grupo sobre o que é, e como é ensinado Ciências no Ensino Fundamental que pudesse ser melhor explicado. De tal forma que os alunos pudessem visualizar processos e passem a se interessar pelo assunto ensinado. Com tudo isso, foi decidido que explicativos sobre o processo da fotossíntese, podendo parecer simples, mas envolve vários conceitos químicos, físicos e biológicos sendo cuidadosos com o ensino de cada conceito relacionado ao processo. Deixando claro os processos realizados pelas plantas simultâneos à fotossíntese. E com isso podemos trabalhar a questão da interdisciplinaridade com os alunos, levando informações de vários conteúdos de matérias diferentes contidos em um único tema. 13 3. Objetivo 3.1 Objetivo Geral Este trabalho tem como objetivo identificar os elementos necessário para a realização da fotossíntese e perceber como a fotossíntese é importante para a manutenção da vida na Terra. 3.2 Objetivos Específicos Demostrar de uma forma mais fácil o aprendizado desse tema, Explicar o processo da fase clara e fase escura da fotossíntese; Mostrarde forma mais prática o assunto na forma de um experimento; Entender os processos químicos, físicos e biológicos na fotossíntese. 14 4. Metodologia Como procedimentos metodológicos para a realização desta pesquisa primeiramente foi realizado um levantamento bibliográfico, buscando oferecer um suporte teórico sobre o tema. A apresentação deste trabalho será composta por uma introdução sobre os conceitos da fotossíntese e como o ensino deste tema é de difícil entendimento pelos alunos por serem complexos. Os conceitos que serão abordados serão tanto temas de química, física e biologia para uma melhor aproveitamento. Como os processos referentes a fotossíntese são bem complexos, com a ajuda de um experimento chamado de “Fotossíntese em plantas aquáticas” será mostrado como ocorre a fotossíntese artificialmente para a melhor fixação do conteúdo, e com isso mostrar que com o experimento torna-se o aprendizado mais fácil do que apenas aula teórica, assim esperamos alcançar um conhecimento e um entendimento maior, mais profundo e satisfatório a respeito do tema por parte dos alunos. Para a coleta de dados utilizou-se o uso da internet, para a busca de artigos já publicados sobre o tema de Fotossíntese e planos de aula já prontos demonstrando como seria uma aula mais desenvolvida e de melhor entendimento por parte dos alunos. No final será entregue um panfleto contendo um texto sobre o porquê a fotossíntese é importante para a vida no planeta Terra. EXPERIMENTO: PROCEDIMENTOS: Manter a Elodea sp. em ambiente aquático, expondo-a a luz solar no dia do experimento; Colocar um ramo de Elodea sp. dentro de cada béquer e cobri-lo com um funil, que deverá ser colocado embocado (IMPORTANTE: nenhuma folha deve ficar para fora do funil); Preencher um béquer com água e o outro com água e bicarbonato de sódio dissolvido, cobrindo completamente a haste do funil, e outro béquer fechado (coberto); 15 Colocar sobre a haste do funil um tubo de ensaio, tomando cuidado para que não haja a formação de bolhas; Aproximar a luminária acesa dos sistemas e aguardar cerca de 30 minutos; Observar e anotar os resultados. 16 5. Referencias ALMEIDA, Seomara, BARROS, Marcelo, PEDROSO, Ana Lúcia, REZENDE, Juliana, ROSÁRIO, Graziele. “Sobre o Ensino da Fotossíntese: Algumas Considerações Tecidas por Professores de Biologia do Ensino Médio”; 64° Congresso Nacional de Botânica. Belo Horizonte, 10-15 novembro de 2013. < https://www.botanica.org.br/trabalhos- cientificos/64CNBot/resumo-ins18979-id6174.pdf >. Acesso em 30 de novembro de 2017. DUARTE, Michelle. “Cloroplastos”; Toda Matéria. < https://www.todamateria.com.br/cloroplastos/>. Acesso em 30 de novembro de 2017. MACEDO, Taís Soares. “A importância da fotossíntese para a vida no planeta”; Meu artigo Biologia. Sd. < http://meuartigo.brasilescola.uol.com.br/biologia/a-importancia- fotossintese-para-vida-no-planeta.htm >. Acesso em 30 de novembro de 2017. MORAES, Paula Louredo. "Cientistas que colaboraram na história da fotossíntese"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/biologia/historia- fotossintese.htm>. Acesso em 30 de novembro de 2017. MORAES, Paula Louredo. "Cloroplastos"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/biologia/cloroplastos.htm>. Acesso em 30 de novembro de 2017. MORAES, Paula Louredo. "Nutrição das plantas"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/biologia/nutricao-das-plantas.htm>. Acesso em 30 de novembro de 2017. SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "Ciclo de Calvin"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/biologia/ciclo-calvin.htm>. Acesso em 30 de novembro de 2017. SANTOS, Vanessa Sardinha dos. “Clorofila”; Escola Kids. <http://escolakids.uol.com.br/clorofila.htm>. Acesso em 30 de novembro de 2017. SOUZA, Líria Alves de. “Fotoquímica”; Mundo Educação. Curiosidades Químicas. < http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/fotoquimica.htm>. Acesso em 30 de novembro de 2017. THAÍNA. “Fotossíntese: A importância para as plantas e para todos os seres vivos”; Sempre Biologia. 5 de setembro de 2011. < http://sbiologiathaina.blogspot.com.br/2011/09/fotssintese-importan-cia-para-as.html>.Acesso em 30 de novembro de 2017. VALENTE, Daruã. “Clorofila: Conheça seus benefícios para a saúde”; Ocean Drop. 05 janeiro de 2017. < https://my.oceandrop.com.br/clorofila-e-seus-beneficios/>. Acesso em 30 de novembro de 2017. http://www.fisiologiavegetal.ufc.br/APOSTILA/FOTOSSINTESE.pdf https://www.botanica.org.br/trabalhos-cientificos/64CNBot/resumo-ins18979-id6174.pdf https://www.botanica.org.br/trabalhos-cientificos/64CNBot/resumo-ins18979-id6174.pdf https://www.todamateria.com.br/cloroplastos/ http://meuartigo.brasilescola.uol.com.br/biologia/a-importancia-fotossintese-para-vida-no-planeta.htm http://meuartigo.brasilescola.uol.com.br/biologia/a-importancia-fotossintese-para-vida-no-planeta.htm http://brasilescola.uol.com.br/biologia/historia-fotossintese.htm http://brasilescola.uol.com.br/biologia/historia-fotossintese.htm http://brasilescola.uol.com.br/biologia/cloroplastos.htm http://brasilescola.uol.com.br/biologia/nutricao-das-plantas.htm http://brasilescola.uol.com.br/biologia/ciclo-calvin.htm http://escolakids.uol.com.br/clorofila.htm http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/fotoquimica.htm http://sbiologiathaina.blogspot.com.br/2011/09/fotssintese-importan-cia-para-as.html%3e.Acesso https://my.oceandrop.com.br/clorofila-e-seus-beneficios/ http://www.fisiologiavegetal.ufc.br/APOSTILA/FOTOSSINTESE.pdf