A Luz e a Cor na Botânica Oficina de metabolismo vegetal

Oficina Luz e Cor na Botânica

3° período de Biologia (antigo 2° ano)

Disciplina de Metabolismo Vegetal

Profa. Dra. Janaína Maria Gonçalves dos Santos

Introdução

A cor está de tal forma presente em nosso cotidiano que parece algo tão comum que nem sempre nos perguntamos o que ela é, como a notamos e qual a importância que ela tem em nossas vidas. Presente na natureza, nas artes e em nossas predileções, a cor também nos permite distinguir objetos (SEESP, 2014). A cor é o resultado da luz que incide sobre os objetos que de acordo com suas propriedades vão absorver ou refletir certas cores de luz. Em botânica a luz é a energia responsável pela síntese de componentes orgânicos energéticos dos vegetais, o processo de fotossíntese, no entanto a luz participa também de atividades de regulação do desenvolvimento das plantas. A cor das plantas está relacionada a produção e acúmulo de pigmentos nos órgãos vegetais, essa coloração não se presta apenas para que a vegetação apresente uma estética agradável, a coloração das plantas tem funções metabólicas e ecológicas importantes para a sobrevivência do vegetal e sua interação com a comunidade biológica.

Nesta oficina veremos alguns aspectos físicos da luz e das cores e biológicos como a importância da luz e da cor verde para o processo de fotossíntese, a como reguladora de processos vitais da planta e função das diferentes colorações nos órgãos ou nos estágios de desenvolvimento do vegetal.

Módulo 1 Luz e Cor

Para se enxergar um objeto, uma pessoa ou outro ser vivo, é necessário que haja luz, por esse motivo não conseguimos enxergar nada quando estamos num ambiente escuro. A maioria dos objetos que nos cercam não emite luz visível, só é possível vê-los por causa da luz que refletem.

A luz de um corpo

Sob a luz do Sol os objetos se apresentam nas mais variadas cores: azul, vermelho, verde, mas como isso acontece se são iluminados pela mesma radiação solar?

Em primeiro lugar é preciso entender que a luz branco-amarelada que recebemos do Sol não é uma radiação monocromática, o que significa que não é constituída por uma única radiação. A luz emitida pelo Sol é policromática, composta de várias radiações de cores diferentes, o espectro da luz visível (Figura 1).

Figura 1: Radiação policromática – espectro da luz visível e a visão das cores (Fonte: http://st.depositphotos.com/1232814/5001/v/950/depositph:otos_50012931-reflects-and-absorbs.-Spectrum-of-Colors-and-Sunlight.jpg)

Em segundo lugar, deve-se considerar que os objetos não se comportam todos do mesmo modo em relação às radiações refletidas.

Se iluminado pela luz branca, determinado objeto refletir difusamente apenas o componente verde da luz, será visto na cor verde, como a cor das folhas das plantas, se um corpo refletir somente o componente vermelho, será visto na cor vermelha, como a cor de algumas flores (Figura 1). O corpo branco é o que reflete difusamente todas as cores componentes da luz branca o corpo negro (Figura 1), ao contrário é o que absorve todas as cores que nele incidem.

A nossa percepção de cores depende de vários fatores, como a fonte de luz usada, a luz refletida difusamente, a composição química do material que será responsável pela absorção ou reflexão da luz e também a nossa sensibilidade visual em relação a luz que recebemos.

Questão 1

Módulo 2 A porta de entrada da energia, um caminho evolutivo

Das várias formas de energia, a que pode ser coletada em maior quantidade e convertida em energia disponível para a vida, é a luz do Sol. A luz visível é somente uma parte de uma ampla faixa de radiações, da qual fazem parte, os raios X, a radiação ultravioleta, a luz infravermelha (micro-ondas) e as ondas de rádio. Essas formas de energia são as radiações eletromagnéticas (Figura 2).

Figura 2: Espectro eletromagnético. (Fonte: http//commons.wikimedia.org)

Todas as radiações chegam até a superfície terrestre, mas só a luz é capaz de manter a vida no planeta. Será mera casualidade?

Radiações menos energéticas que a luz, como as ondas de rádio, podem aquecer os corpos, o que acontece, por exemplo, no forno micro-ondas, mas não provocam mudança na estrutura da maioria das moléculas orgânicas. Se essas formas de radiações não podem ser transformadas em energia química, não podem ser estocadas para uso posterior. Radiações mais energéticas ao contrário, podem quebrar moléculas preciosas para as células, como o DNA. A luz visível pode excitar moléculas e remover delas elétrons energizados, sem quebrá-las. Esses elétrons liberam a energia luminosa que captam, e essa energia movimenta a vida na Terra. Outro ponto importante a favor da luz visível é o fato de que ela constitui a radiação que alcança a Terra em maior quantidade.

A adequação à luz

A luz como principal fonte energética para a vida tem três vantagens: pode excitar elétrons, não causa danos às estruturas biológicas e é abundante.

Na verdade não é a luz que se mostra adequada aos seres vivos; foram os seres vivos que caminharam para ela. Sob um enfoque evolutivo, entende-se que os organismos podem ter desenvolvido mecanismos que permitam captar outras formas de energia. Aqueles que, em função de seu equipamento celular, captavam a energia luminosa foram selecionados por ter à disposição a melhor fonte. A presença desse equipamento celular – enzimas e outros componentes – é ditada pelo material genético.

O ambiente selecionou aqueles cujas informações genéticas permitiam utilizar a energia luminosa.

(Texto de José Arnaldo Favaretto e Clarinda Mercadante)

Questões 2, 3 e 4

Módulo 3 Efeitos fisiológicos controlados pela luz

A luz além de ser imprescindível no processo de fotossíntese é capaz de controlar a germinação de sementes, o desenvolvimento da planta, a floração e o direcionamento de diferentes tipos de movimentos apresentados pelos órgãos vegetais.

Durante a fotossíntese, a luz é absorvida pelo pigmento clorofila e transformada em energia química, para outros processos, como a fotomorfogênese e o fotoperiodismo é utilizado o pigmento fitocromo. Fotomorfogênese refere-se a efeitos drásticos da luz no metabolismo celular. A conversão de energia em pequena escala ou a duração do período iluminado é capaz de produzir mensagens ou sinais adequados. Fotoperiodismo se refere aos ciclos diários e sazonais dos vegetais.

Fitocromo

É um pigmento azulado, de estrutura proteica, detectado em tecidos não clorofilados, como nos tecidos meristemáticos e absorve luz vermelho-curto (660nm) e luz vermelho-longo (730nm) (Figura 3).

Figura 3: Espectro de absorção do fitocromo: irradiación de corta duración = vermelho curto; irradiación de larga duración = vermelho longo. (Fonte: http://www.pucrs.br/fabio/fisiovegetal/fitocromo2.pdf)

Propriedades do fitocromo

I. Fotoconversão

Capacidade de o fitocromo voltar a sua forma estável sob a ação da luz. Encontrado na forma estável (Fv), azulada, é capaz de absorver luz da região do vermelho e se transformando na forma relativamente instável (Fve), azul-esverdeada, que pode ser destruída ou decomposta no escuro. A conversão de Fve para Fv ocorre sob a iluminação com luz vermelho-longo. Essa fotoconversão, ocorrida após vários processos químicos é responsável pelas respostas de desenvolvimento que produzem a germinação, os movimentos e a floração (Figura 4).

Figura 4: Reação de fotoconversão do fitocromo (vermelho-extremo = vermelho longo). (Fonte: http://www.pucrs.br/fabio/fisiovegetal/fitocromo2.pdf)

II. Biossíntese

Em sementes desidratadas há baixa concentração de fitocromo, que é revertida pela adição de água – embebição da semente. Ao serem hidratadas as moléculas de fitocromo, presentes na semente, tornam-se ativas e sua concentração aumenta com síntese de novas moléculas.

III. Respostas controladas pelo fitocromo

Como é um fotorreceptor, o fitocromo atua como detector de luz e medidor da duração da luz. Seus efeitos sob a ação da luz podem ser observados na germinação e no desenvolvimento da planta e na transição entre a fase vegetativa e a reprodutiva (floração).

Após a germinação os efeitos da luz são de inibir o alongamento do hipocótilo (), causando o desenrolamento do gancho, e o de induzir a expansão dos cotilédones. Em monocotiledôneas, a luz promove a extensão do coleóptile e o desenrolamento da folha e a formação da clorofila. As atividades controladas pelo fitocromo nessa fase são chamadas de fotoblastismo.

Durante a floração, a atividade do fitocromo está relacionada ao fotoperiodismo, período crítico que a planta deve passar no escuro para estimular as gemas apicais a produzir flores.

III. 1 Plantas de dia curto – florescem somente quando expostas a um período longo de escuro, no inverno e na primavera.

III. 2 Plantas de dia longo – florescem quando expostas a um período curto de escuro, no verão e no outono.

III. 3 Plantas indiferentes – florescem independentes da duração do período escuro, florescem o ano todo.

Questões 5 e 6

Módulo 4 Cores que protegem as plantas

Leia da matéria da Revista Pesquisa FAPESP “Os guarda-sóis coloridos das plantas” (Pesquisa FAPESP 2012 anexo)

Link para a web

http://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2012/12/042-045_pigmento_202.pdf

Para ler o artigo completo acesse: https://www.researchgate.net/publication/228499238_Photochemistry_of_anthocyanins_and_their_biological_role_in_plant_tissues

Questões 7, 8, 9 e 10

Referências Bibliográficas

FAVARETTO, J. A. & MERCADANTE, C. Coleção Base: Biologia: Volume Único. Editora Moderna. São Paulo. 1999.

Guimarães, O., PIQUEIRA, J.R. & CARRON, W. Física: Ensino Médio, volume 2. Editora Ática, São Paulo. 2013.

RAVEN, P. H.; EVERT, R. F.; EICHHORN, S. E. Biologia Vegetal. 6a ed.. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001.

Revista Pesquisa FAPESP

SAMPAIO, E. Fisiologia Vegetal: Teoria e experimentos. 2ª. Edição. Editora UEPG, Ponta Grossa, Paraná. 2010.

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO. Material de Apoio ao Currículo do Estado de São Paulo: Caderno do Professor: Física: Ensino Médio 2ª. série. Volume 2. São Paulo. 2014.

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO. Currículo do Estado de São Paulo: Ciências da Natureza e suas tecnologias. Fini, M. I. Coord. São Paulo. 2010

TAIZ, L & ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. 3ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2006. 752 p.

Zolnerkevic, Igor. Os guarda-sóis coloridos das plantas. Pesquisa FAPESP. N 202. São Paulo. 2012.

Referências adicional

SILVA, P. F. et al. Photoprotection and the photophysics of acylated anthocyanins. Chemistry European Journal. v. 18. 2012.

Created By
Janaína Santos
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Credits:

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