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Andrey Wesley de Souza - Graduando do Curso de Ciências Biológicas - UFPR

ORGANISMOS AUTÓTROFOS

       Existem muitos organismos que são capazes de converter  o carbono inorgânico (CO2) em compostos orgânicos, como carboidratos. A esses organismos damos a denominação de AUTÓTROFOS ou AUTOTRÓFICOS. Ou seja, esses organismo são capazes de produzir o seu próprio alimento utilizando a energia proveniente da luz solar ou da oxidação da matéria orgânica para assimilar moléculas inorgânicas de dióxido de carbono em moléculas orgânicas altamente energéticas, que podem ser utilizadas como fonte de energia para a síntese de importantes biomoléculas indispensáveis ao seu desenvolvimento. Além disso, a biosíntese da matéria orgânica é indispensáveel para a vida  de organismos HETERÓTROFOS, como nós, que não são capazes de produzir o seu próprio alimento, e por isso obtém essas moléculas através da ingestão de diferentes fontes.

       Esses organismos capazes de produzir o seu próprio alimento compõem a base das teias alimentares dos ecossitemas , sendo indispensáveis para o fluxo de energia e vivendo em equilibrio constante com os organismos heterótrofos. Por isso, em ecologia, os organismos autótrofos são chamados de produtores, por que o que eles fazem é produzir toda a energia que vai circular pelas teias alimentares dos ecossistemas. Podemos dividir esses organismos produtores em dois grupo. O primeiro é composto pelos fotossintéticos ou FOTOTRÓFICOS, que capturam a energia solar e a utilizam como fonte de energia para sintetizar carboidratos a partir de CO2 e H2O, librando ainda O2 na armosfera simultaneamente. O segundo grupo é composto pelos organismo QUIMIOAUTÓTROFOS, que convertem moléculas de carbono e nutrientes em matéria orgânica utilizando a oxidação de matéria inorgânica (gás hidrogênio, sulfureto de hidrogênio) ou metano como fonte de energia.

Fig. 01: Alguns exemplos de organismos autótrofos fotossintetizantes são as árvores como o pinheiro (A) e as algas (B e C). Orgasnismos autótrofis quimiossintetizantes se resumem apenas a micróbios, já que nenhuma macrofauna tem a habilidade de produzir energia a partir da oxidação de compostos inorgânicos. Na figura (D) temos uma microscopia eletrônica de uma bactéria da espécie Venenivibrio stagnispumantis, um exemplo de organismo quimioautótrofo que é encontrado em ambientes extremófilos em associação com vermes tubulares gigantes marinhos. Esses vermes possuem no lugar do intestino um órgão que contém essas bactérias quimiossintetizantes.

       A maioria das reação dentro das células dos organismos vivos dependem de energia para acontecer, e como a maioria dos organismos vivos não é capaz de produzir o seu próprio alimento, eles acabam obtendo essa energia a partir de moléculas energéticas através do consumo de alimentos advindos de outros organismos. Como vimos, a base da cadeira alimentar é composta pelos organismos autótrofos, especialmente os fotossintetizantes, que convertem matéria inorgânica e água em compostos orgânicos ricos em energia com o auxilio da energia solar. Os produtores então disponilizam alimento para o nível seguinte da cadeia trófica (herbívoros) que por sua vez disponibilizaram energia para o nível seguinte e assim por diante. 

Fig. 02: Esquema ilustrando uma teia alimentar simplificada com três níveis tróficos (produtores, herbívoros e carnívoros) ligados aos decompositores. Perceba que o fluxo de energia, indicado pela setas azuis, é unidirecional, partindo dos produtores para os demais níveis tróficos. Essa energia passa de um nível para outro quando um organismo heterótrofo se alimenta de organismos produtores ou de parte deles (como frutos e folhas), passando para o nível seguinte quando um outro organismos heterótrofo se alimenta do organismo que se alimentou das plantas, e assim por diante.

Fig. 03: Como as teias alimentares possuem níveis tróficos, podemos representa-las com uma pirâmide trófica, onde cada nível é representado por uma porção da pirâmide. Na base da pirâmide sempre teremos a representação dos produtores, que sustentam toda essa teia, enquanto que no topo teremos sempre a representação de um organismo carnívoro. É importante ressaltar que os consumidores terciários, por exemplo, possuem uma dieta baseada predominantemente no consumo de outros consumidores (primários ou  secundários), no entanto, nada impede que os organismos desse nível trófico se alimentem diretamente de produtos vegetais, desde que eles consigam digerir e aproveitar os nutrientes disponibilizados pelos produtores, o que nem sempre é possível.

FOTOSSÍNTESE

       Os organismos fotossintetizantes sintetizam carboidratos e outros compostos orgânicos a partir da água e do dióxido de carbono utilizando a energia solar. As plantas, por exemplo, através de suas raízes, absorvem a água e outros nutrientes do solo, e através de estruturas presentes nas folhas absorvem o CO2 disponível na atmosfera, produzindo então moléculas orgânicas altamente energéticas. Isso é possível porque a planta conserva a energia solar na forma de energia química (ligações químicas) nesses compostos orgânicos. Além disso, um outro produto desse processo é o O2 que é liberado de volta para a atmosfera, sendo a fotossíntese então também essencial para o ciclo do oxigênio, necessário para à respiração da grande maioria dos seres vivos.

Fig. 04: Esquema simplificado do processo de fotossíntese realizado por uma planta. A água é obtida a partir do solo através das raízes, enquanto que o dióxido de carbono é obtido da atmosfera pelas folhas. A energia solar é então utilizada para assimilar essas moléculas através de uma série de etapas que veremos logo em seguida, permitindo então a produção de moléculas orgânicas altamente energéticas e a liberação de oxigênio para a atmosfera.

Fig. 05: Sendo assim, podemos escrever uma fórmula geral para a fotossíntese, onde algumas moléculas de dióxido de carbono + água formam uma molécula de sacarose e oxigênio atmosférico. Para que essa reação aconteça, é necessária a energia da luz solar.

       A essa altura você já deve (ou pelo menos deveria) estar se perguntando qual a importância de cada uma dessas moléculas para que ocorra a fotossíntese. O dióxido de carbono é a fonte fundamental de carbono, que será incorporado às moléculas orgânicas produzidas na fotossíntese, e a água é a fonte de elétrons que serão utilizados na produção de moléculas energéticas. Logo logo vamos entender um pouco melhor o que tudo isso significa, assim que estudarmos as fases fotoquiímica e bioquímica da fotossíntese.

       Podemos então resumir a FOTOSSÍNTESE a um ciclo de matéria, onde a planta converte compostos inorgânicos em compostos orgânicos que são utilizados pelos animais, que por sua vez, através da oxidação desses compostos orgânicos, liberam dióxido de carbono e água para as plantas reiniciarem todo o processo (Fig. 06). 

Fig. 06: Exemplificação do ciclo de matéria que é possível graças a fotossíntese, permitindo a coexistência de organismos autótrofos e heteróitrofos em perfeito equilíbrio.  

ONDE OCORRE A FOTOSSÍNTESE NAS PLANTAS E NAS ALGAS?

       Todas as reações da fotossíntese, em eucariotos autótrofos, ocorrem em organelas especializadas, semelhantes as mitocôndrias, denominadas CLOROPLASTOS. Essas organelas são circundadas por duas membranas, sendo uma delas externa e permeável a pequenas moléculas e íons e outra interna, deliitando o compartimento interno da organela. É nesse compartimento interno que estão localizados os TILACOIDES, que são vesículas ou sacos achatados circundados por membranas e comumente organizados em pilhas denominadas GRANA (Fig. 07). Nas membranas dos tilacóides, chamadas de LAMELAS, estão localizados os pigmentos que serão responsáveis pela primeira parte da fotossíntese. No ESTROMA  do cloroplasto estão localizadas as enzimas necessárias a segunda etapa da fotossíntese, responspavéis pela assimilação de carbono.

Fig. 07: Esquema simplificado da organização de um cloroplasto, organela chave do processo de fotossíntese. Note que essa organela possui o seu próprio material genético, o DNA plastidial. Isso se deve ao fato de que esse plastídio tem origem a partir de um processo de endossimbiose de bactérias fotossintéticas com células eucarióticas heterotróficas - mais tarde, neste mesmo material de apoio, vamos discutir o processo evolutivo que deu origem as células eucarióticas fotossintetizantes. Note ainda que ocorre a deposição de amido dentro do cloroplasto, amido este originado do processo de síntese de carboidratos pelas reações da fotossíntese.

       A fotossíntese nas plantas pode ser dividida em duas etapas ou processos: a fase fotoquímica e a fase bioquímica. Na fase FOTOQUÍMICA, que ocorre nas membranas dos tilacoides, há a basorção de energia solar e formação de moléculas energéticas. A fase BIOQUÍMICA é quando ocorrem as reações de assimilação de carbono, sendo que as enzimas responsáveis por esse processo estão localizadas no estroma do cloroplasto (fase aquosa delimitada pela membrana interna). Em muitos lugares você pode encontrar a definição de reações de fase clara e fase escura da fotossíntese, no entanto essa colocação é equivocada, já que ambas as fases da fotossíntese são dependentes de luz. A fase fotoquímica precisa de luz porque é a partir desta que vai ocorrer a absorção e o armazenarenamento de energia na forma de moléculas energéticas, enquanto que a fase bioquímica necessita de luz porque a principal enzima responsável pela assimilação de carbono no ciclo de Calvin só é ativa com a incidência de luz.

FASE FOTOQUÍMICA

       Na fase fotoquímica, a clorofila e outros pigmentos imersos na lamela dos tilacoides dos cloroplastos das células fotossintéticas absorvem a energia luminosa e a conservam na forma de NADPH e ATP. Simultaneamente a isso, o O2 é liberado. O ATP e o NADPH são usados nas reações da fase bioquímica para a assimilação do carbono, reduzindo o CO2 para formar moléculas orgânicas como amido e sacarose. Na Figura 8, a seta cheia ilustra a movimentação dos Prótons, já as setas pontilhadas indicam o deslocamento dos elétrons ao longo do complexo enzimático na membrana do tilacóide, passando pelos dois fotossintemas até reduzir o NADP a NADPH na ferredoxina. Os prótons provenientes da molécula de água mais os prótons bombeados do estroma do cloroplasto para dentro do lúmen do Tilacóide pela plastoquinona, são bombeados através da ATP sintase gerando energia para a redução da molécula de ADP em ATP. 

FIg. 08: Esquema mostrando o circuito de prótons  e de elétrons nos tilacoides. Os elétrons (setas pontilhadas) se movem da água, através do PSII (fotossistema II), da cadeia intermediária de carregadores (outras proteínas de membrana) e do PSI (fotossistema I), chegando finalmente ao NADP+. Os prótons (setas cheias) são bombeados para o lúmen do tilacoide pelo fluxo de elétrons através dos carregadores que ligam o PSII e PSI, entrando novamente no estroma do cloroplasto através de canais de prótons da ATP-sintase, onde promovem a formação de moléculas energética na forma de ATP.

 

COMPONENTES DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS DA FOTOSSÍNTESE:

PLASTOQUINONA (PQ): A plastoquinona é um transportador de elétrons da cadeia fotossintética da fase fotoquímica da fotossíntese, entando presente na lamela dos tilacoides. É ainda responsável por ajudar a criar o gradiente de prótons necessário a fotofosforilação (produção de ATP que ocorre com a passagem de prótons (H+) pela ATP-sintase). A plastoquinona recebe elétrons da feoftina (um tipo de clorofila) do Fotossistema II e os transporta até o Citocromo b6f, onde ocorre o bombeamento de dois prótons para o interior dos tilacoides.

CITOCROMO b6f: Na fotossíntese, o Citocromo b6f tem a função de mediar a transferência de elétrons entre os dois complexos centrais das reações fotoquímicas, ou seja, entre o Fotossistema II e o Fotossistema I. O transaporte de elétrons pelo Citocromo b6f é responsável pela criação de um gradiente de prótons que impulsiona a produção de ATP nos cloroplastos.

PLASTOCIANINA (PC): Na fotossíntese a plastocianina funciona como um intermediário que transporta elétrons entre o Citocromo b6f e o Fotossistema I. O Citrocromo doa uma elétron para a plastocianina deixando-a reduzida, já o Fotossistema I recebe o elétron da plastocianina, deixando-a oxidada (FIg. 08).

FERREDOXINA (Fd): A ferredoxina também funciona como um transportador de elétrons da cadeia fotossintética do cloroplasto. Ela recebe elétrons do Fotossistema I, elétrons estes que serão utilizados para reduzir uma molécula de NADP+ em NADPH.

    Em cianobactérias, algas e plantas vasculares as memebranas tilacoides dos cloroplastos tem dois tipos diferentes de fotossitemas, cada um com seu próprio tipo de centro de reação fotoquímico e conjunto de moléculas antenas (que nada mais são do que pigmentos como a clorofila que absorvem a energia solar de forma a excitar elétrons). O FOTOSSISTEMA II (PSII) contém quantidades aproximadamente iguais de clorofilas a e b. A excitação do centro de reação P680 desse fotossitema pela luz solar impulsiona os elétrons através da cadeia transportadora de elétrons da fotossíntese, passando esses elétron obtidos da água (Fig. 08) para o complexo do Citocromo b6f, com movimento concomitante de prótons através da lamela do tilacoide. O FOTOSSISTEMA I (PSI) possui um centro de reação denominado P700, quem contêm mais clorofila a do que b. Quando o P700 é excitado pela luz solar ele passa elétrons à ferredoxina que então, como já vimos, vai reduzir o NADP+ a NADPH. Esses dois centros de reação nas plantas agem em sequência para promover o movimento de elétrons excitados pela luz solar da H2O para o NADP+. Para exemplificar de forma geral essa via de fluxo de elétrons entre os dois Fotossitemas temos um diagrama comumente chamado de Esquema Z (Fig.09)

Fig. 09: Este esquema em “Z” mostra a via de transferência de elétrons da água (parte inferior, a esquerda) para o NADP+ (a direita) na fotossíntese acíclica. Para aumentar a energia dos elétrons derivados da água para o nível de energia requerido para reduzir o NADP+ a NADPH, cada elétron precisa ter sua energia elevada duas vezes (setas largas) por fótons absorvidos pelos fotossistemas II e I. É necessário 1 fóton por elétron em cada fotossistema. Depois da excitação, os elétrons de alta energia “fluem” “montanha a baixo” através das cadeias carregadoras de elétrons. Os prótons se movem através da membrana do Tilacóide durante a reação de quebra da água e durante a transferência de elétrons através do complexo de citocromos b6f, produzindo o gradiente de próton que é necessário para a formação de ATP. Há a possibilidade de o elétron realizar uma via cíclica onde ele flui da ferredoxina de volta pra o citocromo b6f. Quando isso acontece há uma maior produção de ATP e uma menor produção de NADPH.

       Os prótons bombeados para dentro do lúmen do tilacoide pelo citocromo b6f e os prótons resultantes do processo de quebra da molécula de água para a liberação de elétrons são importantes para a síntese de ATP, uma molécula altamente energética que é a principal fonte de energia para as reações metabólicas dentro das células dos seres vivos. A passagem de prótons pela ATP-sintase, que é uma enzima transmembrana, impulsiona a síntese dessas moléculas de ATP. A essa passagem de prótons que impulsiona a síntese de ATP damos o nome de força próton-motriz. A passagem dos prótons pelo complexo da ATP-sintase promove uma rotação física em uma das porções dessa enzima que é acompanhada pela síntese de ATP, ou seja, essa enzima se liga e uma molécula de ADP (adenosina di-fosfato) e a uma molécula de Pi (fosfato inorgânico) e então catalisa a redução do ADP e ATP (adenosina tri-fosfato), isso graças a força próton-motriz (Fig. 10).

Fig. 10: Detalhe do bombeamento de prótons para dentro do lúmen do tilacoide e posterior bombeamento dos próton para o estroma do cloroplasto, produzindo ATP que será utilizado na fase bioquímica de assimilação de carbono. 

FASE BIOQUÍMICA

       As moléculas de NADPH e ATP produzidas pelas reações de bombeamento de prótons e carreamento de elétrons na membrana dos tilacoides são prontamente liberadas no estroma do cloroplasto, onde são utilizadas nas reações de assimilação do carbono no CICLO DE CALVIN. 

       Podemos dividir o ciclo de calvin em 3 estágios, basicamente. No primeiro estágio a enzima RuBisCo catalisa a incorporação do CO2 na molécula orgânica de 5 carbonos (Ribulose-1,5-bifosfato) e depois cliva essa molécula agora com 6 carbonos em duas novas moléculas de 3-fosfoglicerato (contendo 3 carbonos cada uma). No estágio 2 o 3-fosfoglicerato formado no estágio 1 é convertido em uma reação de duas etapas em gliceraldeído-3-foasfato. Nessa etapa há necessidade do uso de uma molécula de ATP e uma molécula de NADPH produzidas anteriormente na etapa fotoquímica da fotossíntese (lembra-se? caso não lembre, releia a parte deste material em que tratamos da fase fotoquímica da fotossíntese). Por fim, no estágio 3 ocorre a regeneração da Ribulose-1,5-bifosfato com a incorporação de 2 carbonos provenientes de outras moléculas orgânicas. Essa incorporação ocorre por uma série de reações que envolvem outros intermediários. Essa regeneração é importante porque a ribulose-1,5-bifosfato é essencial para manter o funcionamento do ciclo de calvin e a consequente assimilação de carbono das moléculas de dióxido de carbono (Fig. 11).

Fig. 11: A RuBisCo é uma enzima que está presente no estroma do cloroplasto e que é responsável pela incorporação da molécula de carbono na Ribulose-1,5-bifosfato e a posterior clivagem do composto de 6 carbonos formado em 2 moléculas de 3-fosfoglicerato com 3 carbonos cada. A regeneração da Ribulose-1,5-bifosfato na etapa 3 é importante para a manutenção do ciclo de Calvin e a contínua incorporação de moléculas de CO2 às moléculas orgânicas.   

 

Fig. 12: Da esquerda para a direita: sementes, batatas e folha de árvore. Todos esses alimentos possuem principalmente amido acumulado, que é originado a partir do processo de fotossíntese e utilizado como fonte de energia por animais heterótrofos que se alimentam dessas fontes.

QUAL A ORIGEM DOS CLOROPLASTOS, ORGANELAS INDISPENSÁVEIS PARA A OCORRÊNCIA DA FOTOSSÍNTESE EM EUCARIOTOS FOTOSSINTÉTICOS?

       Existe uma teoria da existência de um eucarioto ancestral que engolfou uma cianobactéria, esse evento ficou conhecido como Endossimbiose primária e foi o que deu origem ao nome do grupo Archaeplastida ou “Plastídio Ancestral”. As evidência para a ocorrência dessa Endossimbiose são a presença de uma dupla membrana ao redor dos cloroplastos, indicando que uma membrna é a membrana interna e a outra a externa da cianobactéria. Outra evidência é a presença de genes provindos do cloroplasto no núcleo da células hospedeiras, indicando que houve troca de genes entre o núcleo da célula eucariótica e a cianobactéria  

Fig. 13: Processo de Endossimbiose primária ocorrido ao longo da evolução dos organismos eucariotos autótrofos, o que possibilitou a esses organismos produzirem o seu próprio alimento através do processo de fotossíntese. Note que as plantas terrestres são originadas a partir de algas verdes. O que muda nas diferentes linhagens originadas a partir do ancestral no qual ocorreu a endossimbiose primária é a presença de diferentes pigmentos acessórios que colaboram para a absorção de luz em diferentes comprimentos de onda.

Fig. 14: Evidências do evento de Endossimbiose primária. Como já mencionei anteriormente, os plastídios possuem o seu próprio material genético, que se replica independentemente do núcleo da célula onde esse plastídio está inserido. Além disso, existem evidências da troca de sequências de DNA entre os cloroplastos e a cianobactéria quando ocorreu a endossimbiose, isso porque foram encontrados genes não pertencentes as células hospedeiras e que deveriam estar contidos no DNA da cianobactéria engolfada. Além disso, note a dupla membrana (membrana externa e interna) que ainda hoje está presente nos cloroplastos dos organismos fotossintetizantes. Essas duas membranas são caracteristicas de cianobactérias.

Fig. 15: Atualmente, a classificação dos seres vivos eucariotos se dá por domínios. O Domínio Archaeplastida é o maior grupo de eucariotos, compreendo as Algas Vermelhas (Rhodophyceae), as Algas verdes e as plantas terrestres (Chloroplastida) e um pequeno grupo de algas unicelulares de água doce denominado Glaucophytes. O cloroplasto destes organismos apresenta 2 membranas, sugerindo que ele se desenvolvel a partir da endossimbiose com uma cianobactéria. Existem outros grupos como os amebóides Paulinella chromatophora que estão contidos dentro do supergrupo Rhizaria em Cercozoa em que o cloroplasto pode apresentar 3 ou 4 membranas, sugerindo que isso se trata de uma Endossimbiose secundária com uma alga vermelha ou uma alga verde. Os Chloroplastida são chamados ainda de Plantae ou Viridiplantae (plantas terrestres + algas verdes). As algas vermelhas são vermelhas porque elas apresentam um pigmento acessório para capturar luz na frequência de luz vermelha (Adaptado de Baudalf, 2007). 

AULA PRÁTICA

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – FOTOSSÍNTESE AULA 1

       A fotossíntese é um processo bioquímico no qual a planta converte a energia da luz solar em energia química.  Os organismos fotossintéticos capturam a energia solar e formam ATP e NADPH, que são usados como fonte de energia para sintetizar carboidratos e outros compostos orgânicos a partir de CO2 e H2O. Os organismos heterotróficos se alimentam desses compostos orgânicos produzidos pelos vegetais, utilizando-os para a produção de energia através da degradação desses produtos orgânicos, ricos em energia da fotossíntese, em CO2 e H2O com o auxílio do O2 que é liberado pela planta para a atmosfera durante a fotossíntese.

     Sendo assim, o dióxido de carbono e a água são elementos essenciais para a fotossíntese, ou seja, para a produção de compostos orgânicos pelas plantas e liberação de oxigênio na atmosfera. Sendo assim, o experimento a seguir deve nos ajudar a compreender como ocorre o processo de fotossíntese.

EXPERIMENTO

       Para esta prática utilizaremos uma espécie de plantas aquáticas do gênero Elodea, que são muito utilizadas em aquariofilia.

MATERIAIS:

  1. Béquer de vidro (1L);
  2. Funil de vidro;
  3. Tubo de ensaio;
  4. Água;
  5. Bicarbonato de sódio;
  6. Luminária com lâmpada incandescente de 100W.

PROCEDIMENTOS:

  1. Manter a Elodea sp. submergida na água, expondo-a a luz solar no dia do experimento;
  2. 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);
  3. Preencher um béquer com água e o outro com água e bicarbonato de sódio dissolvido, cobrindo completamente a haste do funil;
  4. Colocar sobre a haste do funil um tubo de ensaio, tomando cuidado para que não haja a formação de bolhas;
  5. Aproximar a luminária acesa dos sistemas e aguardar cerca de 30 minutos;
  6. Observar e anotar os resultados.

FIGURA 1. Procedimentos para a realização do experimento com Elodea sp. (A) em um béquer de vidro de 1L colocar um ramo de Elodea sp. e cobri-lo completamente com um funil embocado. (B) preencher o béquer com água ou com água contendo bicarbonato de sódio dissolvido, de tal forma que todo o funil fique submerso na solução. (C) colocar um tubo de ensaio encaixado na haste do funil, tomando cuidado para que não se formem bolhas. Aproximar uma luminária acesa e aguardar cerca de 30 minutos para observar os resultados.

       Após realizar a prática juntamente com os alunos, recomenda-se que você faça algumas perguntas referente ao que eles puderam observar ao decorrer do experimento. Isso vai ajudá-los a fixar melhor o conteúdo e também dar mais sentido a aula prática.

QUESTÕES:

  1. Com base em seus conhecimentos adquiridos em aula e com os resultados observados no experimento anterior, o que é a fotossíntese?

2. Escreva uma fórmula geral para a fotossíntese, apresentando todos os elementos essenciais para que ela ocorra.

3. Qual a evidência observável neste experimento de que a fotossíntese ocorreu?

4. Você observou alguma diferença entre o experimento no qual você utilizou apenas água e o experimento em que você diluiu bicarbonato de sódio na água do sistema? Qual foi essa diferença e porque ela ocorreu?

5. Qual a importância da fotossíntese para a planta e para os organismos heterotróficos?

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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – FOTOSSÍNTESE AULA 2

       Os cloroplastos são plastídeos que se autorreplicam e que são os sítios de assimilação de CO2. Eles estão presentes em todos os tecidos verdes das plantas e das algas e são de fácil visualização sob microscopia de luz. Sendo assim, o experimento a seguir nos permite visualizar essas organelas presentes nas folhas de uma espécie de plantas do gênero Elodea sp..

Para realizar o experimento, observe o esquema a seguir:

 

Figura 1: Para visualizar os cloroplastos presentes nas folhas de Elodea sp., (A) coloque uma folha da planta sobre uma lâmina, (B) adicione algumas gotas de água e cubra com uma lamínula. (C) coloque o preparado no microscópio e observe.

ATIVIDADE:

  1. No espaço reservado, faça um esquema representativo do que você visualizou na lâmina da folha de Elodea sp. Aproveite para indicar a célula vegetal, a parede celular e os cloroplastos presentes no interior das células.

PRESENÇA DE AMIDO NAS FOLHAS DAS PLANTAS

                O amido é um dos compostos orgânicos que são produzidos ao final do processo de fotossíntese. Esse composto está presente nas sementes, frutos, caules, raízes e até mesmo nas folhas das plantas, sendo uma importante forma de reserva dos vegetais. Esse amido reservado nos tecidos vegetais serve de alimento para os organismos heterótrofos herbívoros, e consequentemente para o restante da cadeia alimentar, de forma direta ou indireta.

                Como já vimos, para que a planta consiga assimilar o CO2 produzindo compostos orgânicos de alto valor energético como o amido, é necessária a disponibilidade de luz e água. Desta forma, esses elementos regulam a atividade fotossintética da planta, sobretudo da fase fotoquímica.

EXPERIMENTO 02.

       O experimento a seguir nos permite verificar o efeito da luz sobre as taxas de produção de amido nas folhas das plantas. Numa primeira etapa, três folhas de uma árvore qualquer foram submetidas a diferentes condições de exposição à luz solar durante um período de 48 horas, como representado no esquema da Figura 02.

 

Figura 2: Para verificar a presença de amido nas folhas das plantas, três folhas foram submetidas a diferentes condições de exposição a luz por um período de 48 horas. A folha controle ficou totalmente exposta a luz; uma segunda folha foi parcialmente coberta com um pedaço de papel alumínio; e uma terceira foi totalmente coberta com papel alumínio, ficando totalmente carente da incidência de luz.

       Na segunda etapa (previamente realizada pelo professor para poupar tempo e por questões de segurança), as folhas da etapa anterior serão adicionadas em água fervente durante dois minutos e depois submetidas a um banho de etanol dentro de frascos ou tubos de ensaios identificados com o tipo de exposição (parcialmente coberta, totalmente coberta, etc.) e dispostos dentro de um recipiente com água quente por cerca de meia hora. Esse procedimento é necessário para romper as células vegetais e expor o conteúdo dos cloroplastos.

       Passados 30 minutos, as folhas devem ser rapidamente mergulhadas em água da torneira e depois colocadas sobre uma superfície clara. Para verificar a presença de amido nas folhas, gotas de tintura de iodo devem ser pingadas em diferentes porções das folhas como no esquema da Figura 03.

Figura 3: (A) as folhas com diferentes tipos de exposição são adicionadas em água fervente por 2 minutos. (B) após serem fervidas elas devem ser colocados em um tubo ou frasco contendo etanol, que por sua vez é submetido a banho maria por cerca de 30 minutos. (C) por fim, gotas de tintura de iodo são aplicadas sobre diferentes partes da folha, procurando evidenciar a presença ou ausência de amido.

ATIVIDADES:

  1. Observe a cor resultante da aplicação das gotas de tintura de iodo nas folhas e anote os resultados no quadro a seguir:

Período

Folha controle

Folha parcialmente coberta

Folha totalmente coberta

Antes do experimento

 

 

 

Após a fervura com etanol

 

 

 

Após o teste com a tintura de iodo

 

 

 

 

 

       2.O que aconteceu com a folha totalmente coberta com papel alumínio? Ela realizou fotossíntese?

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