Bg13 obtenção de matéria - fotossintese i
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O documento descreve vários estudos históricos sobre a fotossíntese realizados por cientistas como Van Helmont, Priestley, Saussure, Van Niel e Calvin. Experimentos com isótopos marcados mostraram que a água é a fonte de oxigênio liberado durante a fotossíntese e que o processo ocorre em duas fases, uma dependente e outra independente da luz.
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- 1. Fotossíntese
- 2. Autotróficos 2 Capacidade de produzir compostos orgânicos a partir de substâncias minerais, utilizando uma fonte de energia externa. Nuno Correia 09/10
- 3. A fotossíntese permite converter a energia luminosa em energia química 3 Nuno Correia 09/10
- 4. Sol irradia 3X1031 KJ de energia E = mc2 logo 1kg de matéria solar = 9X1013 KJ de energia Por dia atinge a Terra 1,5X1019 KJ de energia Quantidade de luz solar que atinge a Terra = 165 ton (60.000 ton/ano) As plantas utilizam 0,01% da E que chega à Terra 40 ton de matéria solar. Com essa energia as plantas sintetizam 2 X 1011 ton de biomassa por ano. 4 Nuno Correia 09/10
- 5. Biomassa Continentes Oceanos Fitomassa 1837 X 109 ton 3,9 X 109 ton Zoomassa 1,005 X 109 ton 0.997 X 109 ton Seres 0,052 X 109 ton Humanos Biomassa 1838,057 X 109 ton 4,897 X 109 ton Total 5 Nuno Correia 09/10
- 6. Interacção com outros subsistemas 6 Atmosfera Luz CO2 O2 H2O Respiração Fotossíntese Biosfera - Plantas Substâncias Orgânicas ATP Biossíntese e outros processos vitais Geosfera Água Nutrientes Nuno Correia 09/10
- 7. Fotossíntese 7 luz Pigmentos Fotossintéticos Nuno Correia 09/10
- 8. Perspectiva Histórica Na Grécia antiga sabia-se que solos fertilizados permitiam o crescimento das plantas, pelo que se acreditava que o desenvolvimento destas dependia apenas dos nutrientes que estas «comiam» a partir do solo. Na tentativa de esclarecer esta hipótese, Van Helmont executou a seguinte experiência, em 1648 8 Nuno Correia 09/10
- 9. De que forma as plantas obtêm matéria orgânica responsável pelo seu crescimento? 9 Hipótese Van Helmont colocou uma planta jovem num vaso, tendo pesado ambos no início. Regou a planta com água da chuva durante 5 anos. Ao fim deste tempo, pesou a planta e o solo. Nuno Correia 09/10
- 10. 10 Os dados obtidos na experiência apoiam a hipótese original? Justifique a sua resposta. Não, pois enquanto a planta aumentou 73,85 kg, o solo pesava apenas menos 0,1 kg. Nuno Correia 09/10
- 11. 11 Van Helmont deduziu, a partir desta experiência, que o crescimento das plantas se deve apenas à presença da água. Critique a conclusão tirada por Van Helmont. Não se pode concluir que a planta cresce unicamente devido à água, pois verificou-se diminuição do peso do solo, o que indica que também foi utilizado. Nuno Correia 09/10
- 12. 12 Identifique as variáveis que não foram controladas durante a experiência. Não foram controladas na experiência a luz e os gases. Nuno Correia 09/10
- 13. 13 Proponha um percurso investigativo que permita demonstrar que a conclusão retirada por Van Helmont estava incorrecta. Os alunos deverão indicar o material e procedimento de uma experiência que deverá apresentar, por exemplo; 1.° vaso - Planta em água destilada; 2.° vaso - Planta em terra, regada diariamente com água destilada; 3.° vaso - Planta em terra sem ser regada. Nuno Correia 09/10
- 14. 14 Com o trabalho de Van Helmont, são introduzidas alterações aos conceitos, até aí adoptados como correctos, relacionados com o modo de nutrição das plantas. Embora ainda longe da explicação deste fenómeno, começam a surgir outros factores — a água - necessários à realização deste processo. Nuno Correia 09/10
- 15. 15 No século XVIII, Joseph Priestley enriqueceu os conhecimentos sobre este assunto, adicionando uma nova perspectiva até aí nunca considerada: as plantas também tinham um papel importante na manutenção da qualidade do ar. Nuno Correia 09/10
- 16. Hipótese : QUAL É O PAPEL DAS PLANTAS NA RENOVAÇÃO DO AR? Na tentativa de perceber qual era o papel das plantas na renovação do ar, Joseph Priestley montou a seguinte actividade experimental. Experiência de Priestley que demonstrou que a chama de uma vela se apaga dentro de uma campânula (A); o rato morre dentro de uma campânula (B) e o rato sobrevive se estiver acompanhado de uma planta dentro da campânula (C). 16 Nuno Correia 09/10
- 17. Interprete os resultados obtidos nas montagens A, B e C. A — A vela apaga-se quando a combustão esgota o oxigénio existente na campânula. B - O rato morre quando a sua respiração esgota o oxigénio existente na campânula. C - A planta renova o oxigénio, permitindo que o rato sobreviva. 17 Nuno Correia 09/10
- 18. Que conclusões pode tirar da experiência? A combustão e a respiração do rato consomem oxigénio. A planta renova o ar, libertando oxigénio. 18 Nuno Correia 09/10
- 19. Com base nos resultados desta experiência, infira sobre a importância das plantas nos ecossistemas. As plantas são muito importantes nos ecossistemas, pois libertam oxigénio que pode ser utilizado por quase todos os seres vivos. 19 Nuno Correia 09/10
- 20. Nicolas Theodore de Saussure (1804) 20 concluiu que o aumento de peso nas plantas dependia da presença de dióxido de carbono, da água e de azoto. Nuno Correia 09/10
- 21. 21 Qual a origem do oxigénio libertado pelas plantas? Nuno Correia 09/10
- 22. Cornelis van Niel (1897-1987). 22 O primeiro a levantar dúvidas sobre qual reagente fornecia os átomos de oxigénio que formam as moléculas do O2 produzidas na fotossíntese . Por volta de 1930, ele estudava a fotossíntese realizada por sulfobactérias púrpuras, um tipo de bactéria autotrófica que utiliza moléculas de sulfeto de hidrogénio (H2S) em vez de água (H2O) no processo fotossintético, liberando enxofre elementar (S), em vez de gás oxigénio (02). Nuno Correia 09/10
- 23. H2O O2 Água Oxigénio 23 Nuno Correia 09/10
- 24. Estava Van Niel certo? Experiência de 24 Calvin - 1940 Nuno Correia 09/10
- 25. Com base nos resultados, que pode concluir relativamente à hipótese de Van Niel? A hipótese de Van Niel está correcta, tendo em conta os resultados, desta experiência. 25 Nuno Correia 09/10
- 26. Se admitir a hipóetese do O2 ter origem no CO2, que experiência poderia realizar para refutar esta hipótese? Fornecer às algas CO2 radioactivo e verificar se o O2 formado seria ou não radioactivo. 26 Nuno Correia 09/10
- 27. Conclusões 27 A utilização de água marcada com 18O2 permitiu verificar que a hipótese de Van Niel estava correcta e, portanto, que o oxigénio libertado durante a fotossíntese provém da água. Poder-se-ia provar que o O2 libertado pelas plantas não provém do CO2. Para isso, bastaria fornecer às algas CO2 marcado com o isótopo 18O e proceder como na experiência inicial. Nuno Correia 09/10
- 28. 28 Durante as décadas de 40 e de 50, do século XX, foram realizadas mais experiências que contribuíram para esclarecer as etapas envolvidas no processo fotossintético. Nuno Correia 09/10
- 29. Experiência A Colocaram-se algas verdes, do género Chlorella, num meio contendo dióxido de carbono marcado com carbono radioactivo (14C). Verificou-se que as substâncias sintetizadas no decurso da fotossíntese apresentavam radioactividade. Experiência B A uma suspensão de algas, fortemente iluminada, foi fornecido dióxido de carbono radioactivo (14C02). Após uma hora de iluminação, as algas foram colocadas na obscuridade, verificando-se que o C02 continuava a ser absorvido durante 15 a 20 segundos. Se a iluminação inicial não se fizer durante pelo menos uma hora, a incorporação de C02 cessa assim que se transferem as algas para a obscuridade. 29 Nuno Correia 09/10
- 30. Experiência A Colocaram-se algas verdes, do género Chlorella, num meio contendo dióxido de carbono marcado com carbono radioactivo (14C). Verificou-se que as substâncias sintetizadas no decurso da fotossíntese apresentavam radioactividade. O que pode concluir dos resultados da experiência A? O CO2 é necessário para formar as substâncias sintetizadas no decurso da fotossíntese. 30 Nuno Correia 09/10
- 31. Para que se inicie o processo fotossintético, é necessário luz? Justifique a sua resposta. Sim, pois se a iluminação inicial não se fizer durante pelo menos 1 hora, a incorporação de CO2 cessa, assim que as algas passam para a obscuridade. 31 Nuno Correia 09/10
- 32. A incorporação de C02 depende directamente da acção da luz? Justifique a sua resposta. Não, pois, as algas iluminadas durante 1 hora continuaram a incorporar CO2 durante mais alguns segundos, após serem colocadas na obscuridade. 32 Nuno Correia 09/10
- 33. Conclusões 33 Estas experiências permitiram verificar que o CO2 é necessário para formar compostos orgânicos. Por outro lado, embora seja necessária luz para dar início ao processo fotossintético, a incorporação de CO2 não depende directamente da luz, pois pode prolongar-se na obscuridade. Assim, pode admitir-se que a fotossíntese compreende duas fases: uma fase em que as reacções dependem da luz (fase fotoquímica); uma fase não dependente directamente da luz (fase química). Nuno Correia 09/10