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Estudantes do curso de Engenharia Agrícola – 2º período do Instituto Federal Goiano, Campus Urutaí.
Fotossíntese
"Luz do sol
que a folha traga e traduz
em verde novo,
em folha, em graça,
em vida, em força, em luz..."
(Luz do sol, Caetano Veloso)
Ronaldo Ferreira
Isabela Paiva1
Aluízio Antônio1
Rilley Castro1
RESUMO
A fotossíntese é um processo biológico de produção de matéria orgânica utilizando energia luminosa, e tem dois objetivos importantes para os seres vivos: a produção de alimentos e a produção de oxigênio. O alimento é usado na produção de energia para o metabolismo de todos os seres vivos e o oxigênio usado na respiração celular, que é o processo de produção de energia para toda atividade biológica dos seres do planeta Terra. A planta, ou qualquer ser clorofilado como as algas e as cianobactérias tendo absorver energia luminosa e tal será convertida em alimento e oxigênio. Utiliza-se nesse processo gás carbônico, água e sais minerais, essa água quando quebrada libera oxigênio e o carbono vai compor a molécula da glicose que é o alimento. Ressaltaremos a absorção da luz e sua relação com o comprimento de onda e a energia que fazem parte do ramo da óptica na Física,esse processo é conhecido como refração.
Palavras Chaves: fotossíntese, refração, luz
ABSTRACT
Photosynthesis is a biological process for the production of organic matter using light energy, and has two important goals for living things: food production and the production of oxygen. Food is used to produce energy for metabolism of all living beings and oxygen used in cellular respiration, which is the production process energy for all biological activity of the beings of planet Earth. The plant, or any being chlorophyll as algae and cyanobacteria having to absorb light energy and this will be converted into food and oxygen. It is used in this process carbon dioxide, water and minerals broken when the water releases oxygen and carbon will form the molecule of glucose is the food. We will highlight the light absorption and its relation to the wavelength and energy that are part of the branch of optical physics, this process is known as refraction.
Keywords: photosynthesis, refraction, light
INTRODUÇÃO
Segundo Seiferman-Harms (1987) clorofilas e os carotenóides são pigmentos presentes em todos os vegetais, capazes de absorver a radiação visível, desencadeando assim reações fotoquímicas da fotossíntese, processo essencial para a sobrevivência vegetal e por isso é denominado metabolismo primário. A qualidade espectral da planta é um muito importante na fisiologia da fotossíntese. O tipo, quantidade e incorporação de carotenóides dentro do aparato fotossintético dependem basicamente da qualidade e quantidade de luz MacMahon et al. (1991).
Conforme o pigmento, divergente é a faixa espectral absorvida por ele para desprender o processo fotossintético. A clorofila tem absorção máxima na faixa do azul e vermelho, onde está o espectro de ação para a fotossíntese (Hall e Rao, 1980). Segundo Welburn (1994), os pigmentos acessórios, como os carotenos, absorvem na faixa do azul e ultravioleta.
Na agricultura, uma planta pode ser tomada como apta a uma região através de seu desempenho fotossintético. É necessário compreender a fotossíntese para que através da biologia molecular possa-se melhorar seu desempenho fotossintético nas plantas. Conhecer as etapas da fotossíntese é imprescindível para criação de herbicidas (que agem na cadeia química da fotossíntese). O desenvolvimento de espécies vegetais transgênicas resistentes a certos herbicidas permite que se pulverize uma pulverização que afete apenas culturas específicas (Barja, 2000).
O objetivo desse trabalho é mostrar os mecanismos que auxiliam na fotossíntese e como é absorvida ( fase fotoquímica ), através de um revisão bibliográfica. E com isso entender a importância da Física na fotossíntese.
COMO AS PLANTAS ABSORVEM LUZ
Segundo Barja (2000), os pigmentos imprecindíveis para a fotossíntese são as clorofilas, grandes moléculas cujo íon central é o Mg+2. As clorofilas são as principais absorvedoras das ondas solares. A clorofila α, encontrada em todos os vegetais possui máximos de absorção das ondas nas regiões de 430 nm e 670 nm. A clorofila auxilia como uma antena (captando luz solar) ou componente dos núcleos de reação por onde ocorrem as reações fotossintéticas. Em transferências de elétrons, pode atuar como receptora (na região do Magnésio central) ou doadora (na carbonil). A clorofila β, encontrada em vegetais superiores e algas, apresenta máximos de absorção em 480 nm e 640 nm e atua basicamente nos sistemas sugadores de luz para a fotossíntese (antenas).
Ainda de acordo com Barja (2000), os carotenóides ajudam como captadores de energia na região espectral em que as clorofilas absorvem muito pouco. Apresentam máximos de absorção entre 400 nm e 500 nm, podendo assim transferir a energia absorvida para as clorofilas, e destas para os núcleos de reação fotossintética. Carotenóides como o α-caroteno e β-caroteno também auxiliam na proteção (via quenching) contra danos por excesso de incidência de luz.
A Figura 1 mostra o espectro de absorção para uma folha de eucalipto. A partir desta figura, podemos observar que a existência de um sistema receptor de luz constituído por vários pigmentos absorvedores possibilita que ocorra absorção de luz em toda a área visível do espetro eletromagnético. Não é preciso de um núcleo de reação e um sistema de transferência eletrônica individual de cada pigmento. A energia luminosa é absorvida por pigmentos que a transferem sucessivamente para demais pigmentos, até que a energia absorvida encontre o destinatário final: um centro de reação fotossintética. Esse sistema coletor de luz aumenta e muito a eficiência da captação evitando danos ao organismo vegetal. Para que a fotossíntese ocorra, é necessária a absorção de luz. Nas plantas, as membranas do tilacóide possuem uma série de moléculas que captam fortemente fótons na região visível do espectro eletromagnético. Estes pigmentos são as clorofilas e os carotenóides e formam o denominado "sistema de antenas". A energia solar captada por este sistema é transmitida aos centros de reação fotossintética, onde acontecem as transferências primárias de elétrons. A distância entre os pigmentos e sua orientação relativa seguem um arranjo geométrico fixo que otimiza a transferência de energia no sistema captador de luz e a transferência de elétrons nos centros de reação (Barja, 2000).
Figura 1 – Espectro de absorção para folha de Eucalyptus urograndis.
Fonte: Barja, 2000
Segundo Barghini (2008) o sistema fotossintético das plantas é ajustado por quatro conjuntos de receptores: as clorofilas, representadas pela clorofila α, ativa na faixa azul, com comprimento de onda entre 400 e 450 nanômetros, e a clorofila β, ativa na faixa do vermelho, com comprimento de onda entre 625 e 760 nanômetros.
Barja (2000), explica que a transferência entre as moléculas podem ser observada por medidas de fluorescência (desexcitação por emissão de luz). Quando certa solução de clorofila α e β, são expostas a luz que somente a clorofila β pode absorver, o espectro de mostra que as moléculas da clorofila α também fluorescem, assim indicando que há transferência de energia entre as moléculas de clorofila α e β.
CONCLUSÃO
Este artigo de resumo teve por finalidade mostrar que a física e a biologia estão ligadas nos processos fotossintéticos. A absorção de luz envolve comprimento de onda e energia, que faz parte do estudo da óptica. Após as plantas absorverem luz, processo na física conhecido como refração, ocorre os processos biológicos e em seguida a reflexão das cores, da qual percebemos ao olhar as plantas.
Pôde-se concluir então, que se não houvesse o estudo da óptica nos processos fotossintéticos, seria difícil compreender a fotossíntese.
REFERÊNCIAS
Barghini, A. 2008. Influência da Iluminação Artifial sobre a Vida Silvestre: técnicas para minimizar os impactos, com especial enfoque sobre insetos. P. 140
BARJA, P. R. 2000. Produção e difusão de oxigênio: processos biofísicos da fotossíntese investigados com a técnica fotoacústica. São Paulo.
HALL, D.O. & RAO, K.K. 1980. Coleção Temas de Biologia: Fotossíntese. Editora Pedagógica e Universitária Ltda, São Paulo. 89p.
MACMAHON, M. J.; KELLY, J. W.; DECOTEAU, D. R.; YOUNG, R.E. & POLLOCK, RK. 1991. Growth of Dendranthema x Grandiflorum (Ramat.) Kitamura under various spectral filters. Journal of American Society of Horticultural Science, 116: 950-954
SEIFERMAN-HARMS, D. 1987.The light-harvesting and protective functions of carotenoids in photosynbthetic membranes. Physiology Plantarum, 69: 561-568
WELBURN, A.R. 1994. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. Journal of Plant Physiology, 144: 307-313.
