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Biologia Enem – Revise a fase escura (ciclo de Calvin) da fotossíntese (Post 3)

Posted: 05 Feb 2016 08:10 AM PST

Biologia Enem: Graças à fotossíntese você está aqui lendo este post! É óbvio que você não é verde e se alimenta de luz, mas, ainda assim, é totalmente dependente dos seres autótrofos fotossintéticos.

A capacidade que alguns seres vivos (como as plantas) têm de realizar fotossíntese é o que possibilita o retorno do oxigênio para a atmosfera e a produção de moléculas orgânicas energéticas cuja energia será transferida ao longo das cadeias alimentares. Para que a fotossíntese ocorra, são necessárias duas etapas: a fase clara e a fase escura. Neste post iremos falar exclusivamente sobre a fase escura da fotossíntese, também chamada de ciclo de Calvin, em homenagem ao químico estadunidense que o descreveu. Você sabe como ocorre a fase escura da fotossíntese? Não? Então vem com a gente e saiba tudo sobre o ciclo de Calvin para arrasar nas questões de Biologia do Enem e dos vestibulares!

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Figura 1: Silhueta de árvore em contraste com o Sol. A fase escura da fotossíntese, apesar de receber este nome, é indiretamente dependente de energia luminosa.

Dica 1: Você sabe como funciona a fase clara da fotossíntese? Não? Então revise aqui! Tem videoaula do professor Paulo Jubilut e resumo da professora Juliana Evelyn.

A fase escura, Ciclo de Calvin, ciclo das pentoses ou fase independente de luz, apesar de receber esses nomes é uma fase da fotossíntese que depende indiretamente da luz. Isso ocorre, pois, para que o ciclo de Calvin ocorra, o cloroplasto necessita dos produtos liberados ao fim da fase clara da fotossíntese: o ATP e o NADPH. Então, não se confunda, querido (a) candidato (a): a fase escura não ocorre sem a presença de luz como, por exemplo, durante a noite. Como o ATP e o NADPH são muito instáveis, a fase escura precisa ocorrer concomitantemente à fase clara. Durante a fase independente de luz ou química, que acontece no estroma do cloroplasto, ocorrerá o processo que chamamos de fixação do carbono. Na fixação do carbono, o carbono presente na molécula de gás carbônico (que foi capturado pelos estômatos da planta, no caso dos organismos do Reino Plantae) será reorganizado para formar moléculas orgânicas energéticas, cujas bases são cadeias carbônicas, como a glicose.

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Figura 2: Cloroplasto. No tilacoides ocorre a fase clara da fotossíntese e a fase escura ocorre no estroma. Créditos da imagem: Encyclopaedia Britannica, Inc

Dica 2: Revise também mais a fundo a estrutura dos cloroplastos clicando aqui!

No início do ciclo de Calvin, seis moléculas de gás carbônico (CO₂) se ligam a seis diferentes moléculas de um composto de cinco carbonos chamado de ribulose difosfato ou ribulose bifosfato (RuBP), que irá funcionar como uma espécie de "suporte" para o transporte do carbono proveniente do gás carbônico no estroma do cloroplasto. Essa ligação é proporcionada por uma enzima chamada de RuBisCo (ribulose bifosfato carboxilase). A partir dessa ligação, desencadeia-se um ciclo de várias reações químicas em que diversos compostos intermediários de carbono são formados. A energia necessária para a realização dessas ligações químicas que formam estas cadeias carbônicas intermediárias vem da fase clara da fotossíntese (um total de 12 ATPs que fornecerão energia e 12 NADPH que irão fornecer os elétrons). Da união de um carbono com cada molécula de RuBP, irá ser formado um composto de seis carbonos. Estas moléculas de seis carbonos logo são quebradas, formando compostos com apenas três carbonos e um grupamento fosfato (PGA). Os PGAs serão fosforilados e reduzidos através da utilização de 12 moléculas de ATP, formando compostos de 3 carbonos e dois grupamentos fosfato – o PGAL. Dez dessas moléculas de PGAL serão "desfosforiladas" (perderão seus grupamentos fosfatos), reconstituindo as RuBP para o ciclo e formando 6 ATPs. As duas moléculas PGAL restantes serão utilizadas para a produção de uma molécula de glicose.

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Figura 3: Esquema demonstrando as transformações do carbono ao longo do ciclo de Calvin (fase escura da fotossíntese)

A glicose formada poderá ser oxidada e utilizada como fonte de energia na respiração celular, pode acumular-se na forma de amido ou ainda transformada em celulose que será incorporada à paredes celulares.

Para finalizar sua revisão, veja esta videoaula do canal "Biolugia", do Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=HKyPj8vjS7U

Agora que você já sabe tudo sobre a fase escura da fotossíntese, que tal testar os seus conhecimentos?

01 – (PUC SP/2013) Nos ecossistemas, o carbono é incorporado por organismos fotossintetizantes para a síntese de compostos orgânicos, que podem ser utilizados

a) apenas por organismos consumidores no processo de respiração celular, sendo o carbono devolvido ao ambiente na forma de CO₂.

b) apenas por organismos clorofilados no processo de respiração celular, a partir do qual o carbono não é devolvido ao ambiente.

c) apenas por organismos anaeróbicos no processo de fermentação, sendo o carbono devolvido ao ambiente na forma de CO₂.

d) por organismos clorofilados e por animais no processo de respiração celular, a partir do qual o carbono não é devolvido ao ambiente.

e) por organismos clorofilados, por animais e por decompositores, sendo o carbono devolvido ao ambiente na forma de CO₂.

Gab: E

02 – (UFU MG/2013) A fotossíntese das plantas pode ser dividida em quatro etapas: absorção de luz, transporte de elétrons, produção de ATP e fixação de carbono.

Sobre essas etapas da fotossíntese, marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.

A fotossíntese tem início com a absorção de energia luminosa por moléculas de clorofila presentes na membrana tilacoide do cloroplasto.
Os elétrons da clorofila, ao serem excitados pela luz, saem da clorofila e são capturados por uma substância aceptora de elétrons (aceptor Q), que os transfere para outro aceptor e assim por diante, estabelecendo-se uma cadeia transportadora de elétrons.
A energia que os elétrons liberam, ao passarem pelas cadeias transportadoras, bombeia íons H+ do estroma do cloroplasto para o lúmen do tilacoide, produzindo ATP.
O NADPH e o ATP produzidos nas etapas iniciais da fotossíntese fornecem, respectivamente, energia e hidrogênios, para a produção de glicídios a partir do gás carbônico, exclusivamente na presença de luz solar.

Gab: VVVF

03 – (UNIUBE MG/2013) A figura abaixo ilustra o processo conhecido como "fase escura" da fotossíntese, também conhecido como Ciclo de Calvin. Analise-a e, juntamente com os conhecimentos sobre o assunto, assinale a alternativa que contenha todas as afirmações CORRETAS.

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Fonte: LINHARES, Sérgio & GEWANDSZNAJDER, Fernando.
Biologia Hoje. v. I. 2000. São Paulo: Ed. Ática, p. 182.

I. A realização da "fase escura" da fotossíntese independe totalmente das reações da "fase clara" da fotossíntese.

II. A cada rodada do Ciclo de Calvin, 3 moléculas de CO₂ se unem entre si para formar um composto de 3 carbonos que irá gerar glicose.

III. A molécula de 6 carbonos formada na primeira reação do Ciclo de Calvin será quebrada em 2 moléculas de 3 carbonos cada uma, para dar prosseguimento ao ciclo.

IV. Pode-se dizer que, para formar uma molécula de glicose, o Ciclo de Calvin deve "rodar" duas vezes, cada uma delas utilizando 3 moléculas de CO₂.

Estão CORRETAS as afirmações contidas em:

a) I e II, apenas

b) I e IV, apenas

c) II e III, apenas

d) III e IV, apenas

e) II, III e IV, apenas

Gab: D

04 – (PUC RJ/2013) A fotossíntese é um processo complexo que ocorre em duas fases: fase luminosa e Ciclo de Calvin.

Sobre as duas etapas da fotossíntese, foram feitas as seguintes afirmativas:

I. Na fase luminosa, ocorre a conversão da energia solar em energia química.

II. Na fase luminosa, ocorre liberação de oxigênio, produção de NADPH e consumo de ATP.

III. No Ciclo de Calvin, o CO₂ atmosférico é incorporado em moléculas orgânicas do cloroplasto.

IV. O Ciclo de Calvin necessita indiretamente da luz, pois a produção de açúcar depende do ATP e NADPH produzidos na fase luminosa.

Estão corretas:

a) Somente I, II e III.

b) Somente II, III e IV.

c) Somente I, III e IV.

d) Somente I, II e IV.

e) Todas as afirmativas.

Gab: C

05 – (ACAFE SC/2012) A vida na Terra depende, em última análise, da energia proveniente do sol. A fotossíntese é o único processo de importância biológica que pode aproveitar essa energia, sendo responsável pela produção de grande parte dos recursos genéticos do planeta.

Sobre o tema é correto afirmar, exceto:

a) As reações dependentes de luz ocorrem na membrana dos tilacóides e as reações independentes de luz ocorrem no estroma do cloroplasto, sendo também fundamental a presença de luz para que seja mantido um pH alcalino e ocorra a ativação da enzima Rubisco na etapa de carboxilação da fotossíntese.

b) Plantas C3 e C4 não diferem nas etapas da fotossíntese, mas apresentam especificidades em relação aos fatores limitantes água, nutrientes e luz.

c) O ATP e o NADPH₂ produzidos na fase dependente de luz são utilizados na fase independente de luz, no Ciclo de Calvin, para a síntese de carboidrato a partir do CO₂.

d) Na fase dependente de luz a água é oxidada, com a liberação de gás oxigênio para o meio e os prótons e elétrons de hidrogênio contribuem para o potencial eletroquímico que irá operar na formação de ATP e NADPH₂.

Gab: B

06 – (UEFS BA/2012) O esquema ilustra, de forma simplificada, as etapas do processo de fotossíntese presente nas células vegetais.

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AMABIS, José Mariano & MARTHO, Gilberto.
Biologia: Suplemento de revisão. Moderna Plus. São Paulo: Moderna, 2009, p. 15.

Com base na análise da ilustração e nos conhecimentos atuais a respeito dos processos bioenergéticos, é correto afirmar:

a) A fotofosforilação é uma reação dependente da enzima ATPsintase presente nas estruturas membranosas dos tilacoides, que favorece uma intensa produção de moléculas de ATP.

b) O ATP, NADPH e O2 são os produtos da etapa fotoquímica que serão utilizados como reagentes para a ocorrência da etapa química ou enzimática.

c) A etapa fotoquímica é responsável na conversão da energia luminosa em energia química, ao produzir moléculas orgânicas de glicose.

d) A etapa fotoquímica da fotossíntese ocorre exclusivamente durante a exposição da planta à luz solar, enquanto a etapa química ocorre preferencialmente durante a noite.

e) A etapa química se caracteriza pela oxidação completa da molécula de glicose até a formação das moléculas de dióxido de carbono.

Gab: A

07 – (UFT/2012) O conceito de sequestro de carbono abrange mecanismos de absorção e transformação do gás carbônico atmosférico, através da fotossíntese, em estoques de carbono na biomassa terrestre. Nesse processo, as reações responsáveis pela fixação do carbono durante a fotossíntese ocorrem:

a) Na fase de Fotofosforilação.

b) Durante a fotólise da água.

c) No ciclo das pentoses.

d) Durante as reações de Hill.

e) Nos complexos de antena.

Gab: C

08 – (UNESP SP/2011) Em comemoração aos cinco séculos do descobrimento do País, em 21 de setembro de 2000 foi inaugurado no Horto Florestal da cidade de São Paulo o Arboreto 500 anos. No local foram plantadas 500 mudas de 24 espécies de árvores nativas do Brasil.

Em 2008, aos 8 anos, a área possuía exemplares com altura de até 26 metros, como o mutambo e o ingá. Nesse ano, os organizadores do Arboreto 500 anos resolveram calcular o sequestro de CO₂ pelas árvores plantadas. Para isso, calcularam o volume dos troncos, ramos, raízes e densidade da madeira das árvores do local.

Estimaram que, em oito anos, o Arboreto absorveu 60 toneladas de CO₂.

Contudo, os pesquisadores acreditam que este número esteja subestimado, pois, ao longo dos oito anos de crescimento das árvores, o total de carbono sequestrado teria sido maior que aquele presente quando do cálculo do volume dos troncos, ramos e raízes. Outro importante fator deveria ter sido considerado.

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Arboreto 500 anos, Parque Estadual Alberto Löfgren (Horto Florestal),
São Paulo. (www.abjica.org.br)

Que processo fisiológico permitiu às árvores o acúmulo de 60 toneladas de carbono e que fator deveria ter sido considerado no cômputo do total de carbono sequestrado pelas árvores do Arboreto ao longo dos oito anos? Justifique suas respostas.

Gab:

O processo fisiológico que permitiu às árvores a absorção de 60 toneladas de gás carbônico (CO₂) ao longo desses oito anos foi a fotossíntese. O principal fator que deveria ter sido considerado no cômputo do total de carbono sequestrado pelas árvores é a respiração celular. Devemos considerar, ainda, que ao longo desse período houve a produção de flores, frutos e sementes, somada à queda de ramos e folhas, que certamente também eram dotados da matéria orgânica produzida pela fotossíntese. Tais estruturas foram perdidas, portanto não puderam ser consideradas.

TEXTO: 1 – Comum à questão: 9

Toda vez que expiramos, damos partida no automóvel, acendemos uma lâmpada, ou fazemos qualquer coisa, lançamos dióxido de carbono na atmosfera. O carvão, o petróleo e o gás natural que movimentam a economia dos países industrializados contêm todos eles carbono incorporado a plantas há centenas de milhões de anos, e esse carbono agora está voltando à atmosfera através das chaminés, dos canos de escapamento e das queimadas. O CO₂ é o principal, dentre os diversos gases gerados por atividade humana, que aumenta a capacidade da atmosfera em reter calor. O metano emitido por rebanhos de gado e aterros sanitários, assim como os clorofluorcarbonos, CFCs, usados em alguns modelos de geladeira e aparelho de ar condicionado, são outros desses gases.

Por ano, a humanidade despeja na atmosfera cerca de 9 bilhões de toneladas de carbono. Desse total, 88% vêm da queima de combustíveis fósseis e da fabricação de cimento. O resto é de reflorestamento. No entanto, menos da metade dessa emissão bruta permanece na atmosfera e contribui para o aquecimento do Planeta. A estação de pesquisa na floresta Harvard, no estado de Massachusetts, não é o único local em que a natureza está respirando fundo. Pois são as florestas, os campos e os oceanos que funcionam como sorvedouros de carbono. Eles reabsorvem metade de CO2 que emitimos, freando o seu acúmulo na atmosfera e adiando os efeitos no clima. (APPENZELLER, 2011, p. 44-47).

APPENZELLER, Tim. O ciclo da vida. National Geographic, Edição Especial, out. 2011.

09 – (Unifacs BA/2013) A incorporação de carbono pelas plantas ocorreu no passado remoto e ainda ocorre por um processo

01. bioenergético em que moléculas de CO₂ são quebradas e as de O₂ liberadas para a atmosfera.

02. fotoquímico que converte energia luminosa em energia química, contida nos carboidratos.

03. respiratório, realizado nas mitocôndrias que atuam como sorvedouros de carbono.

04. anaeróbico, dependente de enzimas que catalisam a fermentação de açúcares.

05. quimiossintético, transformador de glicose em oxigênio e moléculas de ATP.

Gab: 02

Os textos e exemplos acima foram preparados pela professora Juliana Santos para o Blog do Enem. Juliana é formada em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Santa Catarina. Dá aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007. Facebook: https://www.facebook.com/juliana.evelyndossantos.

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sábado, 6 de fevereiro de 2016