Biologia e Geologia 10º ano | Obtenção de matéria pelos seres autotróficos

BIOLOGIA | 10º ANO

 


RESUMO DA MATÉRIA

POWERPOINTS

VÍDEOS

EXERCÍCIOS

METAS CURRICULARES


 

A OBTENÇÃO DE MATÉRIA PELOS SERES AUTOTRÓFICOS

 

 

2. A OBTENÇÃO DE MATÉRIA PELOS SERES AUTOTRÓFICOS

A energia luminosa e/ou química que os seres autotróficos captam, não é utilizada diretamente pelas células, sendo que parte dessa energia é transferida para um composto – o ATP (adenosina trifosfato) que é a fonte de energia utilizável pela célula. Este é formado por:

  • Adenina – base azotada
  • Ribose – açúcar com cinco carbonos
  • Três grupos fosfato – compostos inorgânicos

 

Uma vez que as células não têm armazenadas grandes quantidades de ATP, a transferência de energia depende do ciclo ATP – ADP.

Da hidrólise de uma molécula de ATP forma-se adenosina difosfato (ADP) e liberta-se um grupo fosfato. Se a adenosina difosfato se hidrolisar, vai formar-se a adenosina monofosfato (AMP), com libertação de outro grupo fosfato.

A hidrólise de ATP trata-se de uma reação exoenergética, uma vez que há transferência de uma determinada quantidade de energia que pode ser utilizada nas atividades celulares, pois a energia mobilizada para romper as ligações químicas é menor do que a energia transferida durante a formação de novas ligações.

Por outro lado, quando ocorre síntese de ATP a partir de ADP e do ião fosfato (fosforilação do ADP), a reação é endoenergética pois a energia mobilizada para romper as ligações é maior do que a energia que se transfere quando se formam novas ligações.

As reacções exoenergéticas a nível celular permitem a formação de ATP, pois a energia é transferida para essa molécula. As reacções endoenergéticas utilizam a energia transferida durante a hidrólise de ATP.

 

2.1 Fotossíntese

A fotossíntese é o processo utilizado pelos seres fotoautotróficos para a produção de matéria orgânica a partir de água e dióxido de carbono, na presença de energia luminosa. Durante a fotossíntese a energia luminosa é convertida em energia química, que surge sob a forma de um produto de reação – a glicose. Posteriormente, a glicose é convertida noutras substâncias orgânicas, como por exemplo a amido. A fotossíntese ocorre, principalmente, ao nível das folhas das plantas. Por isso, nas células vegetais que constituem as folhas, encontra-se uma grande densidade de cloroplastos e, consequentemente, uma grande quantidade de pigmentos fotossintéticos. As bactérias fotoautotróficas, uma vez que não apresentam cloroplastos, realizam a fotossíntese ao nível de membranas internas, onde se localizam os pigmentos fotossintéticos.

Os cloroplastos são organelos celulares, de forma variada, delimitados por uma dupla membrana lipoproteica (com constituição idêntica à membrana plasmática). A membrana interna do cloroplasto invagina para o interior do organelo formando várias lamelas – os tilacoides – os quais se encontram sobrepostos formando o granum. Nas membranas dos tilacoides encontram-se os pigmentos fotossintéticos, como a clorofila, os carotenos e as ficobilinas, que têm a capacidade de absorver energia luminosa e convertê-la em energia química. Os tilacoides estão mergulhados no estroma, um material amorfo onde também se podem encontrar partículas de amido e gotículas de lípidos.

A clorofila a e b, os carotenos e as xantofilas são os principais pigmentos presentes nas células das plantas.

 

O espectro luminoso e a Fotossíntese

O espectro solar é constituído por radiações com diferentes comprimentos de onda, que vão desde as ondas rádio (elevado comprimento de onda, baixa energia), até aos Raios Gama (baixo comprimento de onda, elevada energia). Entre as várias radiações do espectro, o olho humano apenas consegue visualizar luz com comprimentos de onda compreendidos entre os 380nm e 750nm – espectro da luz visível ou luz branca. Esta, ao atravessar um prisma ótico, decompõe-se nas várias radiações que a constituem e que variam entre o violeta e o vermelho.

 

A experiência de Theodore Engelmann

Theodore Engelmann realizou uma experiência que consistiu na observação ao microscópio ótico, de um filamento de Spirogyra (alga filamentosa), entre lâmina e lamela, usando como meio de montagem água com bactérias aeróbias (que utilizam O2 na sua respiração). Ele observou que quando a luz branca incidia sobre a lâmina, as bactérias estavam uniformemente dispersas pela preparação, no entanto, ao adaptar um prisma ao microscópio, que decompôs essa luz branca, verificou que, ao fim de algum tempo as bactérias se encontravam aglomeradas junto às zonas vermelho – alaranjada e azul-violeta. Esta observação permitiu concluir que estes comprimentos de onda são os mais eficazes para a realização da fotossíntese, uma vez que as bactérias deslocaram-se para essas zonas à procura oxigénio fornecido pela Spirogyra através da fotossíntese. Ou seja, estas radiações são as mais absorvidas pelas plantas de cor verde, uma vez que a maiores taxas fotossintéticas correspondem as maiores taxas de absorção de radiação. Efetivamente, as plantas de cor verde não absorvem as radiações com comprimentos de onda correspondentes à cor verde, essas são refletidas, daí vermos a cor verde nas plantas.

 

A Fotossíntese ocorre em duas etapas:

  1. Fase fotoquímica: é a fase em que a energia luminosa é captada e convertida em energia biologicamente utilizável. Tem lugar nos tilacoides dos cloroplastos. Esta fase envolve as seguintes etapas:
    • Fotólise da água: na presença de luz, as moléculas de água dissociam-se em oxigénio, que se liberta, hidrogénio (que será utilizado noutras etapas) e eletrões (a água é o dador primário de eletrões; estes vão repor os eletrões perdidos pela clorofila, após excitação pela absorção luminosa).
    • Oxidação da clorofila a: a clorofila a, ao absorver energia luminosa fica excitada e liberta eletrões que são transferidos para uma cadeia transportadora de eletrões, ficando oxidada.
    • Fluxo de eletrões: os eletrões ao passarem através das cadeias transportadoras, vão baixando o seu nível energético. Essas transferências de energia que ocorrem permitem a fosforilação da molécula de ADP, que a passa a ATP – fotofosforilação.
    • Redução do NADP+: os protões provenientes da fotólise da água, juntamente com eletrões provenientes do fluxo eletrónico da cadeia de transportadores, São fundamentais para reduzir uma molécula transportadora de hidrogénio NADP+ (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato), transformando-se em NADPH.
  1. Fase química – ciclo de Calvin: corresponde ao conjunto de reações da fotossíntese não dependentes da luz, ocorre no estroma dos cloroplastos e analisa o percurso do CO2 desde a entrada no processo até à sua integração em compostos orgânicos. A síntese de compostos orgânicos necessita da presença de CO2, ATP e NADPH.

Nesta fase a Ribulose difosfato, um composto com 5 átomos de Carbono e dois átomos de fósforo, combina-se com o CO2 absorvido para formar um composto com 6 átomos de Carbono, extremamente instável. Este rapidamente se desdobra em dois compostos com três átomos de carbono cada, o ácido fosfoglicérico – PGA. As duas moléculas de PGA formadas são fosforiladas pelo ATP e reduzidas pelo NADPH, formados na fase fotoquímica, originando cada uma delas outro composto, o aldeído fosfoglicérico – PGAL, que continua a ter três carbonos. Estas duas moléculas de PGAL vão seguir dois caminhos diferentes. A maior parte vai intervir na regeneração da Ribulose difosfato, outra parte é utilizada para síntese de outras substâncias no estroma, principalmente síntese de glicose, sendo necessário que o ciclo se repita seis vezes, para se formar uma molécula de glicose.

 

2.2 Quimiossíntese

Ao contrário das plantas, alguns seres vivos, conseguem reduzir o dióxido de carbono sem utilizar a energia luminosa – são seres quimioautotróficos ou quimiossintéticos. Neste caso não ocorre fotossíntese mas sim quimiossíntese. Como não há recurso à energia solar, a energia usada é proveniente da oxidação de compostos minerais. Estes são os dadores primários de eletrões e não a água.

Tal como na fotossíntese, também aqui podemos considerar duas etapas:

  1. Oxidação de substratos minerais: é desta oxidação que resulta um fluxo de eletrões e protões provenientes do substrato considerado, formando-se um composto redutor, o NADPH e moléculas de ATP. Parte da energia aqui mobilizada é transferida para as moléculas de ATP.
  2. Etapa equivalente à fase química da fotossíntese: nesta fase ocorre a redução do CO2 o que conduz à síntese de substâncias orgânicas.

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Revê aqui a matéria/resumo/síntese de Biologia e Geologia:

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VÍDEOS

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EXERCÍCIOS

Em breve

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O que tens de saber neste capítulo, segundo o programa de Biologia e Geologia – 10º ano:

 

BIOLOGIA

UNIDADE 1 – OBTENÇÃO DE ENERGIA

SUBDOMÍNIO 1: OBTENÇÃO DE ENERGIA PELOS SERES VIVOS AUTOTRÓFICOS

 

  • Recordar e/ou enfatizar:
    • A noção de autotrofia
    • A importância dos processos de autotrofia na hierarquia alimentar dos ecossistemas
    • A fotossíntese como um processo de transformação de energia luminosa em energia química, que necessita da presença de pigmentos de captação de luz.
    • O cloroplasto, como organito no qual ocorre a fotossíntese.
    • Referência a organismos fotoautotróficos que não sejam plantas, e a organismos quimioautotróficos.

 

  • Palavras-chave:
    • Seres autotróficos
    • Fotossíntese
    • Cloroplasto
    • Pigmentos fotossintéticos
    • Quimiossíntese

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Documentos curriculares de referência em vigor

 


 

Todos os capítulos do programa de Biologia e Geologia – 10º ano:

 

BIOLOGIA

GEOLOGIA

  • TEMA I – A GEOLOGIA, OS GEÓLOGOS E OS SEUS MÉTODOS
    • A Terra e os seus subsistemas em interação
    • As rochas, arquivos que relatam a história da Terra
    • A medida do tempo e a idade da Terra
    • A Terra, um planeta em mudança
  • TEMA II – A TERRA, UM PLANETA MUITO ESPECIAL
    • Formação do Sistema Solar
    • A Terra e os planetas telúricos
    • A Terra, um planeta único a proteger
  • TEMA III – COMPREENDER A ESTRUTURA E A DINÂMICA DA GEOSFERA
    • Métodos de estudo para o interior da Geosfera
    • Vulcanologia
    • Sismologia
    • Estrutura interna da geosfera

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