ENERGIA QUÍMICA - DO ALIMENTO À VIDA.



ENERGIA QUÍMICA - DO ALIMENTO À VIDA.

Transformação energética desde a fotossíntese mostrando o quanto de energia é fixada até chegar a nós.

Bruno Pandeló Brugger

Fabiana Ribeiro dos Santos

Fernanda Pyramides do Couto

Leticia Pacheco de Oliveira

Janaina Vital Rezende

Rafaella Gevegy Negrão

 

De uma pespectiva humana, a fotossíntese é o processo mais importante que ocorre na Terra. Durante a fotossíntese, as plantas, alga e bactérias fotossintetizantes são capazes de “tirar proveito do Sol”, utilizando a energia radiante para converter moléculas simples - dióxido de carbono e água - em moléculas orgânicas complexas que podem ser utilizadas igualmente por plantas e animais como fontes de energia e de moléculas estruturais. Além disso, a fotossíntese libera oxigênio para o ar que respiramos, e é este oxigênio que exerce papel importante na respiração celular e na síntese de ATP. Por tanto, sem a fotossíntese, plantas e animais incluindo os seres humanos, ficariam sufocados e passariam fome. (HAVEN, 2001).

 

O SOL: FONTE DE ENERGIA PRIMÁRIA

 

A distância entre a Terra e o Sol permite que as quantidades de luz e de calor recebidas pelo nosso planeta proporcionem temperaturas e luminosidade adequadas para o desenvolvimento e manutenção da vida.

Porém, a importância do Sol na nossa vida vai além da luminosidade e conforto térmico que ele nos proporciona. Praticamente todas as fontes de energia que utilizamos têm o Sol como fonte primária. Por exemplo, a energia que extraímos dos alimentos foi acumulada quimicamente através do processo de fotossíntese, no qual as plantas aproveitam a energia da luz solar para converter dióxido de carbono, água e minerais em compostos orgânicos e oxigênio gasoso, garantindo a manutenção da vida.

De toda energia do Sol que chega a Terra, 30% é refletida nas camadas superiores da atmosfera, os 70% restantes são absorvidos pelo ar, água, solo, vegetação e animais e desses 70%, apenas 0,07% é usada pelas plantas terrestres e marinhas na fotossíntese. Essa energia é trocada por todos os elementos e retorna para o espaço como radiação térmica.

 

FOTOSSÍNTESE: Transformação da energia solar em energia química.

 

O termo fotossíntese significa, literalmente, “síntese utilizando luz”.

(foto = luz e síntese = produzir)

 

 

A fotossíntese é o processo através do qual os vegetais produzem os alimentos, o combustível indispensável para a vida da planta, do homem e outros animais. É na fotossíntese realizada pelas plantas que ocorre o primeiro e principal processo de transformação de energia no ambiente terrestre. Os vegetais que possuem clorofila absorvem energia solar e gás carbônico do ar e realizam reações químicas produzindo material orgânico como açúcares, gorduras e proteínas e liberam oxigênio.

A reação química que ocorre na fotossíntese poderia ser esquematizada da seguinte forma:

 

Gás carbônico  + água  > glicose + oxigênio

 

 

A raiz da planta absorve a água através dos vasos para levá-la até as folhas, onde penetra nos cloroplastos. Dentro dos mesmos as clorofilas possibilitam a quebra da molécula de água devido à radiação solar, para liberação de oxigênio. Este é utilizado em parte pela planta e todos os outros seres no processo da respiração. Por outro lado, a molécula de gás carbônico entra nos cloroplastos, que em presença de certas enzimas se ligam ao hidrogênio, para produzir moléculas complexas, como celulose e açúcares. Esta celulose a planta usará para sustentação, e os açúcares serão utilizados em suas próprias reações e será repassado à cadeia alimentar. (Energia química fica armazenada na glicose). A clorofila tem ação catalisadora na reação. Isto é, não se desgasta nem é consumida, apenas ativa a reação.

 

 

A fotossíntese pode se realizar em duas etapas:

Fotoquímica (fase clara): Ocorre nos cloroplastos sendo indispensável à presença de luz para que ela se processe. Nesta é produzida a molécula de ATP.

Química (Fase escura): Ocorre tanto na presença quanto na ausência, sendo processada no estroma. A energia utilizada nessa fase resulta da decomposição do ATP formado na etapa fotoquímica.

As plantas realizam fotossíntese com qualquer cor, exceto a verde, que é a cor refletida pela clorofila vegetal.

 

Fotossíntese e a vida animal.

 

As pessoas e os animais também necessitam de energia para sua sobrevivência e suas atividades. Não produzimos, como as plantas verdes, a energia interna que armazenamos. É através da cadeia trófica que é possível a transferência de energia entre os seres vivos.

Os seres que não são capazes de captar a energia luminosa dependem exclusivamente do uso de energia envolvida nas transformações químicas. De maneira geral, eles utilizam os compostos orgânicos fabricados pelos organismos que fazem fotossíntese, alimentando-se desses organismos. Dessa forma, as plantas estão na base da cadeia alimentar, pois delas dependem a sobrevivência dos animais herbívoros, que, por sua vez alimentam os animais carnívoros.

A cadeia alimentar pode ser dividida em:

Produtores: organismos capazes de fabricar seu próprio alimento, ou seja, autótrofos. Podem ser fotossintetizantes ou quimiossintetizantes (algumas bactérias).

Consumidores: Organismos incapazes de sintetizar seu próprio alimento. Nutrem-se de animais produtores ou de outros consumidores. Podem ser:

·         Consumidor primário ou de 1ª ordem: organismos que se nutrem de um produtor.

·         Consumidor secundário ou de 2ª ordem: se nutre de um consumidor primário.

·         Consumidor terciário: obtém seu alimento de um consumidor secundário e assim por diante.

Decompositores: são representados pelas bactérias e fungos, são eles os responsáveis pela decomposição de matéria orgânica morta, transformando-a em nutrientes minerais que se tornam novamente disponíveis no ambiente.

 

Pirâmide de energia:

A pirâmide de energia expressa a quantidade de energia acumulada em cada nível da cadeia alimentar. A energia apresenta um fluxo decrescente ao longo da cadeia. Isso significa que, quanto mais distante dos produtores estiver um determinado nível trófico, menor será a quantidade de energia útil recebida.

Em cada transferência de energia de um organismo para outro uma grande parte de energia é transformada em calor e dissipada nas atividades vitais, como respiração e fezes, portanto, a quantidade de energia disponível diminui à medida que é transferida de um nível para outro.  É importante observar que a energia, uma vez utilizada por um organismo em seus processos vitais, não é reaproveitada. Assim, a energia gasta que é liberada na forma de calor, não retorna aos produtores para ser novamente utilizada; isso permite dizer que a energia possui um fluxo unidirecional. Considera-se, em média, que um elo qualquer da cadeia transfere para o elo seguinte apenas cerca de 10% da energia útil que recebeu, por isso, as cadeias alimentares geralmente não possuem mais que quatro ou cinco níveis tróficos.

 

 

Produtividade de uma pirâmide de energia:

  • PPL (Produtividade Primária Líquida): é toda a energia que os produtores armazenam a partir da fotossíntese (PPB) menos o que eles gastam na respiração (R), assim a PPL é o que o consumidor primário vai ter disponível do produtor.

PPL = PPB - R

  • PSL (Produtividade Secundária Líquida): é a energia que o consumidor primário conseguiu retirar dos produtores  (PPL) menos o que ele gastou no metabolismo (M): sendo assim o que estará disponível para os consumidores secundários.

PSL = PPL - M

 

A energia dos alimentos.

 

Ao ingerirmos o alimento proveniente das plantas, parte das substâncias entra na constituição celular e outra parte fornece a energia necessária às nossas atividades como o crescimento, a reprodução, etc. Esse processo de liberação de energia é a respiração.

 

material orgânico +oxigênio => CO2 + H2O + ENERGIA

 

Os alimentos, dos quais a energia é liberada (carboidratos, lipídeos e proteínas) são convertidos no corpo em glicose, ácidos graxos e aminoácidos. A energia liberada pela desintegração dos alimentos não é utilizado prontamente para realizar trabalho, e sim, utilizada para fabricar outro composto químico, o ATP (adenosina trifosfato). Ele é um nucleotídeo composto de adenina, ribose e três radicais fosfato (dos quais dois são adicionados por meio de ligações ricas em energia), que pode ser liberado rapidamente no trabalho mecânico, síntese de componentes químicos, etc. O ATP é considerado como a energia corrente da célula, pois pode ser gasto e refeito várias vezes.

Nos seres vivos a energia química dos alimentos pode ser extraída de duas formas, na presença ou não de oxigênio.

Respiração aeróbia: Ocorre na presença de oxigênio dentro das mitocôndrias.

Pode ser dividida em três fases:

§   Glicolise

§ Cadeia respiratória

§  Ciclo de Krebs

 

Balanço final de uma molécula de glicose:

 


Autor: Rafaella Gevegy Negrão


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