BG10 - 12. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos

12.Obtenção de matéria pelos seres autotróficos

Biologia e Geologia 10ºano

Prof. Cristina Pinho & Manuel Faria

Euglena spirogyra

• Alga unicelular autotrófica
• Na presença da luz, sintetiza compostos orgânicos
• Sem luz disponível, obtem matéria orgânica a partir do meio

Nutrição autotrófica

• Fonte primária de biomassa
• Produção de matéria orgânica a partir de matéria mineral
• Obtenção de carbono a partir de carbono inorgânico (CO2)

Nutrição autotrófica

ATP - fonte de energia utilizável pelas células

Imagem: Plataforma Leya

ATP - fonte de energia utilizável pelas células

Imagem: Adaptada da Porto Editora

Ciclo do ATP

A síntese de ATP requere energia

A hidrólise de ATP liberta energia

Anabolismo

Catabolismo

Imagem: Adaptada da Porto Editora

Na fotossíntese e na quimiossíntese, a síntese de ATP é fundamental para a síntese de compostos orgânicos.

Fotossíntese

A fotossíntese ocorre em seres tão diversos como: -seres procariontes – cianobactérias; -seres eucariontes simples, como as algas (unicelulares ou pluricelulares); -seres eucariontes mais complexos – as plantas.

Fotossíntese

Processo de autotrofia que utiliza a energia da luz solar como fonte de energia, para converter carbono inorgânico (dióxido de carbono) em carbono orgânico (hidratos de carbono).

As plantas, as algas e algumas bactérias, ao realizarem este processo, convertem energia luminosa em energia química.

IFonte: Areal Editores

Fotossíntese

A fotossíntese pode ser equacionaa da seguinte forma:

Imagem: Plataforma Leya

Nas algas e nas plantas, a fotossíntese ocorre nos cloroplastos, organitos presentes em muitas células vegetais.

Imagem: Plataforma Leya

As folhas são os órgãos fotossintéticos mais importantes nas plantas superiores, onde se localiza um número elevado de cloroplastos

Imagem: Texto editora

Estrutura do cloroplasto

Imagem: Plataforma Leya

Pigmentos fotossintéticos

Os pigmentos fotossintéticos encontram-se nos cloroplastos, nas membranas dos tilacoides. Absorvem a energia luminosa e convertem-na em energia química.

Adpatdo da Asa Editores

As clorofilas são responsáveis pela cor verde característica das folhas das plantas, pois são em maior número do que os carotenoides.

No Outono, muitas folhas perdem a cor verde, devido a alterações das clorofilas, apresentando os tons laranja e amarelo dos carotenoides.

Imagem: Pixbay

Captação da energia luminosa pelos pigmentos fotossintéticos

(Espetro eletromagnético)

Fonte: Escola Virtual

Espetro solar - Energia radiante do sol formada por radiações de diferentes comprimentos de onda

A luz propaga-se através de partículas denominadas fotões

Imagem: Porto Editora

Fonte: Porto Editora

Manual, p. 109

(Usam oxigénio na respiração)

(1883)

Fonte: Escola Virtual

Bactérias Alga

Fonte: Escola Virtual

Fonte: Escola Virtual

Experiência de Engelmann

-O oxigénio é produzido na fotossíntese. -As bactérias aeróbias localizam-se junto às algas, preferencialmente, nas zonas correspondentes às radiações violeta-azul e laranja-vermelho, o que significa que há maior libertação de oxigénio nessas zonas. -A intensidade fotossintética é maior nas zonas onde há maior libertação de oxigénio. Conclusão: As radiações mais eficazes para a fotossíntese são as radiações correspondentes às faixas violeta-azul e laranja-vermelho.

Espetro de absorção dos pigmentos fotossintéticos

Representa a capacidade de absorção de uma radiação por um pigmento em função do respetivo comprimento de onda

Imagem: Porto Editora

Relação entre o espetro de ação da fotossíntese e o espetro de absorção das radiações pelos pigmentos fotossintéticos

Fonte: Porto Editora

A notável concordância entre o espectro de ação da fotossíntese e o espectro de absorção da luz pelos pigmentos fotossintéticos sugere que são eles os responsáveis pela captação de luz, fundamental para o mecanismo fotossintético.

Mecanismo da fotossíntese – interpretação de observações/experiências

Fonte: Manual, p. 110

Correção

Fonte: Manual, p. 110

Alguns contributos para a descoberta do processo de fotossíntese

Fonte: Manual, p. 110

Com base nos resultados das experiências consideradas e de muitas outras, foi possível concluir que nos seres fotossintéticos ocorre: -Produção de oxigénio, proveniente da água, quando estão expostos à luz; -Captação de CO2 que intervém na formação de compostos orgânicos, no caso de haver um período de iluminação suficiente.

Atualmente, compreende-se que a fotossíntese compreende duas fase sucessivas, estreitamente ligadas: -Fase fotoquímica -Fase química

Visão geral da fotossíntese

Fase fotoquímica

Captação da energia luminosa pelos pigmentos fotossintéticos

Recorde o que aprendeu na disciplina de Física e Química

-A luz é radiação eletromagnética (ou onda eletromagnética). -A luz propaga-se através de partículas de energia – os fotões. -Nos átomos, os eletrões situam-se em níveis de energia. Para que haja transição entre níveis de energia, tem de haver emissão ou absorção de energia.

Fonte: Plataforma Leya

Os eletrões transitam entre níveis de energia por emissão ou por absorção de energia.

Quando um eletrão ganha energia, passa para um nível de energia superior e diz-se que ficou excitado.

Imagem: Plataforma Leya

A absorção de luz pelas moléculas pode provocar a sua excitação molecular

Fonte: Manual, p. 98

Reações de oxidação-redução (oxirredução)

Reações em que ocorre a transferência de eletrões entre substâncias químicas. Oxidação – perda de eletrões; substância oxidada Redução – ganho de eletrões; substância reduzida

NADP - Molécula transportadora de hidrogénios (eletrões e protões) na fotossíntese

(Nicotinamida Adenina Dinucleótido Fosfato)

A molécula NADP intervém em reações de oxidação-redução. NADP+ corresponde à forma oxidada, aceita protões (H+ ) e eletrões (e- ) NADPH corresponde à forma reduzida, cede protões (H+ ) e eletrões (e-)

Fase fotoquímica - fase dependente diretamente da luz

ATP sintase

Info

Fase química

Fase não dependente diretamente da luz - Fase química / Ciclo de Calvin / Ciclo do carbono

Imagem: Areal Editores

Fase não dependente diretamente da luz - Fase química / Ciclo de Calvin / Ciclo do carbono

Fase não dependente diretamente da luz - Fase química / Ciclo de Calvin / Ciclo do carbono

Imagem:Porto Editora (Manual de preparação para exames)

Manual, p. 114

Correção

Manual, p. 114

Esquema geral da fotossíntese (Síntese)

Fonte: Areal Editores (Manual de preparação para exames)

SÍNTESE Globalmente pode afirmar-se que na fotossíntese, a produção de compostos orgânicos ocorre por oxidação de moléculas de água, com redução de moléculas de dióxido de carbono.

Oxidação

Redução

CONCEITOS - CHAVE Objetivo: Produção de compostos orgânicos. Fonte de matéria: Mineral/inorgânica e Fonte de energia: Energia luminosa Via: Anabólica (produção de substâncias mais complexas a partir de substâncias mais simples) Realizada por seres dos Reinos: Plantae, Protista (algas) e Monera (cianobactérias e outras bactérias fotossintéticas) Local onde ocorre: Plantas e algas, nos cloroplastos; Cianobactérias, em membranas designadas por lamelas fotossintéticas. Produtos finais: Compostos orgânicos , oxigénio e água

Correção

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Cada fotossistema possui: - um conjunto de pigmentos antena (moléculas de clorofilas a, clorofilas b e carotenoides). - um centro de reação (um par de moléculas de clorofila a). Nos fotossistemas ocorre a oxidação da clorofila a - Os pigmentos antena absorvem fotões de luz e transferem a energia para as clorofilas a do centro de reação. - Oxidação das clorofilas a do centro de reação - as clorofilas a ficam excitadas pela luz e perdem eletrões. - Redução de uma molécula aceitadora de eletrões - os eletrões são transferidos para um aceitador de eletrões.

A fotossíntese ocorre em duas etapas: a fase fotoquímica, que ocorre nos tilacoides, e a fase química, que ocorre no estroma*. Fase fotoquímica A energia da luz é utilizada para produzir energia química (ATP) e oxidar a água, reduzindo uma molécula transportadora (NADP+, que passa a NADPH). O oxigénio proveniente da oxidação da água é libertado para a atmosfera. Fase química Ciclo de reações (Ciclo de Calvin) nas quais o dióxido de carbono é fixado em compostos intermédios que são reduzidos pelo hidrogénio produzido na fase anterior. Destas reações resultam compostos de 3 carbonos a partir dos quais se produzem moléculas orgânicas mais complexas. * Nas células eucarióticas