Fotossíntese

Você já se perguntou por que todas as folhas de outono das árvores mudam de verde para tons de amarelo, laranja e vermelho? O que dá às folhas suas cores brilhantes em primeiro lugar? A resposta está nas organelas vegetais chamadas cloroplastos, que contêm pigmentos que absorvem certos comprimentos de onda da luz solar e refletem outros. Um pigmento em particular, a clorofila, é o mais abundante no verão. Ele absorve comprimentos de onda de alta energia, roxo, azul e vermelho da luz solar e reflete os comprimentos de onda verdes, dando às folhas sua aparência verde. Existem outros pigmentos nas folhas, como carotenóides, que refletem a luz vermelha e amarela. No outono, as folhas param de repor seus pigmentos. Como a clorofila se degrada mais rapidamente do que os outros pigmentos, as cores desses carotenóides são desmascaradas.

A presença de diferentes pigmentos em uma folha verde pode ser demonstrada com papel de cromatografia, um polímero hidrofílico que separa moléculas com base em sua solubilidade em um determinado solvente. Primeiro, o extrato da folha é carregado no papel. Quando o papel é mergulhado em um solvente hidrofóbico orgânico, o solvente viaja ao longo do papel devido à ação capilar e, ao longo do caminho, separa diferentes pigmentos no extrato da folha. Os pigmentos mais hidrofóbicos são transportados mais para cima no papel. Já os pigmentos hidrofílicos se ligam à celulose, o que dificulta seu movimento. Depois que todos os pigmentos são classificados por sua hidrofobicidade, podemos calcular o fator de retenção ou os valores de Rf. O valor de Rf é a razão entre a distância percorrida por um pigmento e a distância percorrida pelo solvente. Cada pigmento tem um valor de Rf exclusivo e podemos identificar facilmente os pigmentos comparando os valores calculados com os padrões. A fotossíntese, o processo pelo qual as plantas convertem dióxido de carbono, água e energia luminosa em energia química e oxigênio, é realizada principalmente nas folhas de uma planta, e a clorofila desempenha um papel crítico nesse processo. Os cloroplastos contêm dezenas de moléculas de clorofila, cada uma realizando uma tarefa específica e interagindo de maneiras complexas. Em última análise, a energia da luz faz com que as moléculas de clorofila liberem elétrons que são utilizados em outros processos metabólicos. Portanto, a clorofila precisa de um suprimento contínuo de elétrons para substituir os que perde. Esses elétrons de substituição vêm da divisão de moléculas de água em prótons, elétrons e moléculas de oxigênio. Em altas taxas de fotossíntese, a água é dividida mais rapidamente para reabastecer os elétrons e o oxigênio é gerado rapidamente.

Esse fenômeno nos ajuda a avaliar a taxa de fotossíntese no laboratório, simplesmente suspendendo os discos das folhas em uma solução de bicarbonato, onde o bicarbonato atua como uma rica fonte de carbono. No início do experimento do disco foliar, os gases são forçados para fora dos discos foliares aplicando pressão negativa com vácuo em uma seringa. Os discos foliares com seus gases expelidos tornam-se mais pesados e afundam no fundo da solução de bicarbonato quando transferidos para um béquer. Quando ocorre a fotossíntese, a água no ambiente é dividida para repor os elétrons da clorofila. O oxigênio resultante torna os discos mais leves, fazendo com que flutuem para a superfície ao longo do tempo. Ambientes que permitem taxas mais altas de fotossíntese têm discos que flutuam mais rápido.

Neste laboratório, você primeiro separará e identificará pigmentos em folhas de espinafre usando papel de cromatografia. Em seguida, você avaliará a taxa de fotossíntese em água e em solução de bicarbonato com um experimento de disco foliar.