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Espectro da Radiação solar e absorção dos pigmentos envolvidos na fotossíntese e quantificação dos teores de clorofilas

ATIVIDADE PRÁTICA 

Espectro de absorção dos pigmentos envolvidos na fotossíntese e quantificação dos teores de clorofilas

 OBJETIVO

  • Determinar os espectros de absorção das clorofilas e carotenóides comparando-os com o espectro de ação da fotossíntese.
  • Quantificar os teores de clorofilas em folhas

INTRODUÇÃO

      Para desempenhar seu papel na fotossíntese, a luz precisa ser absorvida por uma planta. Quando isso ocorre, numerosas reações químicas são desencadeadas. O primeiro elo na cadeia de reação é formado pela molécula dos pigmentos, dos quais a clorofila é o principal. Quando uma molécula de pigmento absorve luz, altera-se ligeiramente e se deduz que esta está ativada.

      As plantas são sensíveis exatamente a quase a mesma escala de radiações visíveis ao olho humano. Podemos agora apurar essa afirmação. Suponhamos que se faça incidir diferentes comprimentos de ondas de luz, um por vez, sobre uma folha verde e meçamos a taxa de fotossíntese. Se você fizesse isso, descobriria que a luz azul e a vermelha causariam as mais elevadas taxas de fotossíntese e a luz verde, a mais baixa.

      Se dispusermos as cores do espectro visível de tal maneira que as de comprimentos de ondas mais curtas (azul) fiquem à esquerda e as de comprimentos de ondas mais longas (vermelho), à direita e então traçarmos uma curva mostrando, para cada comprimento de onda, a taxa em que se processa a fotossíntese teremos um espectro de ação. O espectro de ação mostra a eficiência relativa dos comprimentos de ondas variando de 400 a 700 manômetros (nm). Embora o vermelho e o azul apareçam como sendo os mais eficientes, o amarelo parece também influenciar a taxa de fotossíntese. Acontece que os pigmentos carotenóides, amarelados, presentes em grande quantidade no cloroplasto, também absorvem luz que é útil na fotossíntese. Como os carotenóides não podem atuar na fotossíntese se não houver clorofila, admite-se, geralmente, que a energia que os carotenóides adquirem pela absorção de luz é transferida para a clorofila. A clorofila, então desempenha o verdadeiro trabalho fotossintetizante.

      Fazendo passar cada comprimento de onda de luz através de uma solução de clorofila, podemos produzir também um espectro de absorção, que mostra quais desses comprimentos de onda são mais eficientemente absorvidos pela clorofila. Comparando o espectro de absorção das clorofilas com o espectro de ação da fotossíntese, você conpreenderá por que podemos dizer que a clorofila é o principal pigmento na recepção de luz para a fotossíntese.

      A atmosfera terrestre através do azônio impede que parte da radiação solar deletéria para os seres vivos (radiação ultravioleta) atinja o nível do solo. A radiação de onda-longa (infravermelha) é absorvida pelo vapor d’água e CO2 à medida que penetra na atmosfera.

      A radiação luminosa é transportada como pacotes de energia, denominados fótons ou quanta. A energia de um fóton (quantum) é diretamente proporcional à frequência de onda e inversamente proporcional ao seu comprimento. Assim, tem-se E = N.h.v. Nesta equação N representa o número de avogadro que é igual a 6,023.1023 átomos (ou moléculas) por mol, h é a constante de Planck 1,584.10-37 Kcal.mol-1) e v é a frequência (ondas/segundo), que é igual a c/l, onde C é a velocidade da luz (3.108 m.s-1) e l é o comprimento onda (m). Esta equação indica que a ENERGIA  de um quantum (fóton) é maior em comprimentos de onda mais curtos do que em comprimentos de onda mais longos. Em biologia é comum se referir comprimento de onda em nanômetros (nm), e a energia em quilocalorias por mol de quanta (1 mol de quanta = 6,023.1023 quanta), que é o Einstein (E) (1 Einsten = 1 mol de quanta).

METODOLOGIA

      Utilizando um extrato cetônico (ou alcoólico) de pigmentos foliares obtido conforme o atividade prática anterior (1 g de material para 8 ml de acetona 80%), corra o espectro de radiação eletromagnética num fotocolorímetro (400 – 700 nm). Caso o extrato esteja bastante concentrado, dilua-o com acetona. Utilize acetona para ajustar 100% de transmitância. Construa um gráfico em que nas abscissas estão os comprimentos de onda e nas ordenadas, as respectivas absorbâncias. Da mesma forma, determine o espectro e absorção da energia eletromagnética de uma preparação de carotenóides (1 g de cenoura para 8 ml de acetona 80%) e compare com o espectro anterior.

QUESTIONÁRIO:

  1. Compare o Espectro de absorção do extrato de pigmentos de cloroplastídeos com o Espectro de ação da fotossíntese da Figura 2. Qual a diferença entre eles e qual a importância de conhecê-los?
  2. Por que a absorbância é menor na região do verde?
  3. Determine o teor de clorofila a clorofila b clorofila total e a relação clorofila a/b do extrato de pigmentos.

    OBSERVAÇÃO:
   Primeiramente é necessário medir-se a absorbância (A) a vários comprimentos de onda: 663 e 645 nm.
As clorofilas são depois calculadas utilizando as seguintes equações:

a) clorofila total (mg/ml) = 20.2 A645 + 8,02 A663
b) clorofila a = 12.7 A663 – 2.69 A645
c) clorofila b = 22.9 A645 – 4.68 A663

  1. Qual(is) o(s) comprimento(s) de onda onde ocorre os máximo(s) (picos) de absorção pelos extratos de clorofilas e de caratenóides e qual o valor energético de cada um desets picos, em Kcal e Kjoule por mol de quanta (einstein)?
  2. Determine o rendimento quântico (F) de cada um dos picos de absorção do extrato de clorofilas, sabendo-se que a incorporação de cada mol de CO2 requer 118 Kcal. (F = energia requerida/valor energético do l).
  3. Qual o princípio de funcionamento de um fotocolorímetro (ou espetrofotômetro)
  4. O que voce entende por RFA (PAR)?

                            

Comparação do espectro de ação para a fotossíntese da folha de uma planta com o espectro de absorção da mesma folha e espectro de absorção de pigmentos típicos de cloroplastos.

ESPECTROS DE ABSORÇÃO DE EXTRATOS CETONICOS (80%) DE FOLHAS VERDES, FOLHAS AMARELADAS (SENESCENTES) E DE CENOURA

 

Extrato de folhas verdes em aceto, na prença de radiação visivel prevalece o verde e na presença de radiação UV ou AZUL, quando apresenta fluorescência.

EXERCICIO SOBRE DETERMINAÇÃO E CALCULO DAS CLOROFILAS “a” , “b” e TOTAL
( 1,0 g de folha foi homogeneizado em 15 mL de Acetona 80%)

As leituras foram realizadas em extrato cetônico foliar diluído 1 x 3 (4 vezes) nos comprimentos de onda de 645 e 663 nm, cujos resultados foram:  A645 = 0,3698 e A663 =  0,5109. Calcule os valores de Clorofilas a, b e total, com base nas fórmulas apresentadas em classe e no texto anexo e expresse os resultados com base na matéria fresca e área foliar, considerando que para obter a amostra de folha utilizada utilizou-se de 10 discos foliares de 1.0 cm de diâmetro.

 ATENÇÃO: Quem desejar acompanhar e ou preparar as praticas realizadas no  Laboratório de Nutrição e Metabolismo basta agendar com o Professor responsável ou estagiarios do mesmo. Essa orientação é aplicável em todas as atividades praticas das disciplinas sob a responsabilidade do Prof. Luiz Edson