UTILIZAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR PELAS PLANTAS Professor: Clovis Pereira Peixoto

Ciência que estuda os fenômenos vitais das plantas; FISIOLOGIA VEGETAL Ciência que estuda os fenômenos vitais das plantas; Abrange conhecimento dos processos e funções naturais que ocorrem nas plantas; Envolve estudos não só de Botânica mas também de Química, Física e até mesmo Matemática. Professor: Clovis Pereira Peixoto

O crescimento é um processo fisiológico (ocorre num organismo vivo)... PROCESSOS VITAIS OU PROCESSOS FISIOLÓGICOS Quaisquer transformação química ou física que ocorre dentro de uma célula ou organismo, ou qualquer troca entre a célula ou organismo e o seu meio; Processo Químicos: fotossíntese, respiração, digestão e síntese de substâncias diversas; Processos Físicos: absorção de gás carbônico, absorção e perda de água pela planta; O crescimento é um processo fisiológico (ocorre num organismo vivo)...

Os processos vegetais não ocorrem em espaços vazios e sim em estruturas celulares (cloroplastos, mitocôndrias, etc).  Importante aliar o processo à estrutura Conhecimentos de Morfologia (da célula e do organismo) constituem base indispensável para o estudo da Fisiologia Vegetal.  Importância da revisão sobre células...

AS PLANTAS Principais atores do processo. Juntamente com os animais representam a parte viva da natureza; Satisfazem as exigências humanas, na forma de madeiras, fibras têxteis, gorduras e óleos, borracha, polpa (papel), drogas, etc. São os únicos organismos capazes de captar a luz solar e substâncias simples e transformá-las em complexas moléculas; São estudadas sob vários pontos de vista: Fisiologia, Morfologia, Anatomia, Genética, Fitopatologia, Taxonomia, etc...

A produção  resultado do crescimento e desenvolvimento da planta. A IMPORTÂNCIA DA FISIOLOGIA VEGETAL Para a Agricultura A produção  resultado do crescimento e desenvolvimento da planta. Depende: - Fatores genéticos; - Fatores fisiológicos; - Fatores ecológicos: Luz

   Diferença de potencial energético. LEIS DA TERMODINÃMICA: IMPORTANTES NA FISIOLOGIA 1ª Lei (conservação da energia): “a energia não pode ser criada ou destruída, mas somente transformada de uma forma a outra” 2ª Lei (degradação da energia): para que ocorra a realização de um trabalho útil no segundo sistema, é necessário que a temperatura do primeiro sistema seja maior que a temperatura do segundo    Diferença de potencial energético. CALOR, é uma forma degradada de energia.

FLUXO DE ENERGIA: ENTROPIA (Perda)

LEIS DA TERMODINÃMICA: FOTOSSÍNTESE X RESPIRAÇÃO

• Fotoquímico (ATP e NADPH) + O2 • Físico (difusão do CO2) FOTOSSÍNTESE (INTRODUÇÃO) • DEVLIN (1976), problema interessante e complexo que desafia o espírito descobridor do homem é clarear os mistérios da fotossíntese • A vida na terra depende essencialmente da energia proveniente do Sol • Único processo de importância biológica que pode aproveitar esta Energia; exceções são as bactérias quimiofotossintetizantes (Oxidam substratos inorgânicos: íons de Ferro e H2S) (TAIZ E ZAIGER, 2004) • Processos parciais • Fotoquímico (ATP e NADPH) + O2 • Físico (difusão do CO2) • Bioquímico (redução do CO2) • Fatores atmosféricos (• PV •TºC • UR • Radiação solar)  

   Elementos da FS: CO2 + H2O  (CH2O)n + O2 HISTÓRICO   • Aristóteles (1600)  plantas sacavam todos os seus alimentos do solo; • Van Helmont (1700)  toda matéria da plantas provinha da água; • Sthefen Hales (1730)  as plantas usavam o ar para o crescimento; • Joseph Priestley (1770)  a planta purificava o ar; • Jan Ingenhousz (1780  confirmava Priestley, acrescentando que somente as plantas verdes e em presença de luz, purificavam o ar; • Lavoisier (1790)  a combustão de compostos carbonatos, dando CO2 e H2O era a fonte de calor dos animais (respiração);    Elementos da FS: CO2 + H2O  (CH2O)n + O2 • Saussure 1804  volumes iguais de CO2 e O2 eram trocados durante a fotossíntese e que a planta retém carbono e libera oxigênio;

• Van Niel (1930)  sugeriu que o O2 provém da água (Rebu?); • Blackman (1905)  concluiu que a FS ocorre em duas fases (FF e FB); • Van Niel (1930)  sugeriu que o O2 provém da água (Rebu?); • Hill (1937)  foto oxidação da água (2H2O + luz  4 H+ + 4e- + O2), provou que o desprendimento do O2 ocorre na fase clara da fotossíntese; • Bassham, Benson e Calvin (1950)  traçaram o caminho do carbono na FS com ajuda do 14C e descobriram a via C3 ; • Este trabalho foi apresentado em Nova York e traduzido por Ferri (1950); • Kortschak (1960)  descobriu o caminho do carbono em plantas C4 em cana de açúcar • Hatch e Slack (1966 - 70)  estudaram com afinco a via C4 • Osmund (1972)  elucidou alguns fatos sobre a fotorrespiração e em 1978, novos conceitos sobre plantas CAM ... ... Novas técnicas de estudos  Passos do processo foram elucidados (Salisbury e Ross,1994; Blackenhship, 2002; Taiz e Zaiger, 2004; et al.).

Natureza: . Partícula . Onda FASE FOTOQUÍMICA • Luz e Energia Natureza: . Partícula . Onda Variação: . Intensidade . Qualidade . Duração • Sítio da FS: Cloroplastos: . Estrutura . Pigmentos . Absorção Luz • Unidades Fotossintéticas: Conjunto de Pigmentos: ( ± 250 moléculas quanta –1) • Sistemas de Pigmentos Fotossistemas: . SPI (P700) . SPII (P680) ) • Modelos de Reações à luz Esquema Z: . Hill - Bendall  

LUZ E ENERGIA Da energia solar que atinge a terra, 50% é refletida pelas nuvens e pelos gases nas camadas mais externas da atmosfera; Da radiação remanescente, apenas 50% está na região espectral da luz que poderia atuar na fotossíntese. Todavia, 40% desta é refletida pela superfície oceânica, desértica, etc., e apenas o restante pode ser absorvida pelos vegetais na terra e no mar; Por tanto, cerca de 7% chega a terra e desta, apenas 2% atinge as plantas; sendo que, apenas 0,2% é aproveitada no processo fotossintético; Assim, o coeficiente médio de utilização da radiação incidente, fotossinteticamente ativa, por toda a flora da terra é de apenas 0,2% e menos que 0,5% é consumido como energia nutriente pela humanidade; É interessante que o consumo de energia do mundo, é apenas 0,1 da energia armazenada pela fotossíntese (Hall e Rao, 1980).

Fotossíntese Capim Boi Homem FLUXODE ENERGIA: ENTROPIA/Utilização/Perda 2ª lei da TD Cadeia Trófica Fotossíntese 10% 10% Capim Boi Homem (1000 cal) (100 cal) (10 cal)

Luz branca ao passar num prisma  decompõe em várias cores NATUREZA DA LUZ Luz branca ao passar num prisma  decompõe em várias cores Newton (1700)  a luz se propaga em linha reta através de um feixe de partículas; Maxwell 1880  a luz se propaga através de ondas eletromagnéticas (E = 1/Y); Einstein (1905)  propõe a teoria corpuscular: “a luz compõe-se de partículas de energia denominada fótons (que possuem a energia de um quantum). c.1) A energia de um fóton não é a mesma para todos os comprimentos de onda, é na verdade, o inverso deste; c.2) Assim, a natureza da luz deve ser apreciada em suas duas características (partícula e onda). Segundo Einstein: “é a teoria que determina o que se pode observar”.

Cloroplasto e estrutura

. Pigmentos . Espectro de Absorção . Observar Picos das Clorofilas: (a e b) . Os diferentes espectros dos pigmentos Acessórios: (carotenos e carotenóis) . Nas algas são as Ficobilinas: (azuis e vermelhas)

. P682 e P700, que vão integrar o transporte de elétrons... . Os centro de Reações . Tipo especial de Clorofila a . P682 e P700, que vão integrar o transporte de elétrons...

DETALHE DE UM FOTOSSISTEMA

Detalhamento do esquema Z para organismos fotossintetizantes produtores de O2

A transferência de elétrons e prótons na membrana do tilacóide é feita vetorialmente por quatro complexos protéicos (Taiz $ Zeiger, 2004)

Reações luminosas e de carboxilação

A sede da fotossíntese