ENERGIA QUÍMICA - DO ALIMENTO À VIDA.
 
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:

 

Etapa

Produção

Glicolise

6,7 ou 8 ATP.

Cadeia Respiratória

6 ATP.

Ciclo de Krebs

24 ATP.

Saldo final:

36, 37 ou 38 ATP

 

Respiração anaeróbia: ocorre na ausência de oxigênio, por tanto a produção de energia é bem inferior se comparada com a respiração aeróbia. Para cada molécula de glicose, a produção final de energia é de 2 ATP. (bactérias, fungos e protozoários).

 

A quantidade de energia contida em um alimento é medida através da energia obtida pela sua queima. Se queimarmos a mesma quantidade de pão e amendoim para aquecermos uma mesma quantidade de água, ao medirmos a temperatura da água no final da queima, perceberemos que ela ficará mais aquecida quando utilizamos o amendoim como combustível. O amendoim libera mais energia na queima por ser constituído de menor quantidade de água e por possuir substâncias mais calóricas que o pão.

 

1 caloria é definida como a quantidade de calor necessária para elevar de 1ºC a temperatura de 1grama de água no estado liquido.

 

Devido ao nosso próprio metabolismo, absorvemos quantidades variadas de energia ingerindo os mesmos alimentos que outras pessoas. A perda de energia ao realizar as mesmas atividades também é uma característica pessoal, dependendo do tamanho corporal e da eficiência dos movimentos.

 

Balanço energético

 

Diariamente ingerimos alimentos cuja energia é utilizada na realização de nossas atividades. Veja na tabela, abaixo, a taxa de utilização de energia medida em quilocalorias por hora em algumas atividades.

 

Atividade

kcal/h

Dormir

78 kcal/h

Ficar sentado

108 kcal/h

Assistir aula ou estudar

180 kcal/h

Trabalhar

180 kcal/h

Ficar em pé

120 kcal/h

Andar

228 kcal/h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Circulação de elementos na atmosfera

 

93% do corpo humano é constituído de apenas três elementos: oxigênio, carbono e hidrogênio. Os 7% restantes é composto de cálcio, nitrogênio, fósforo, enxofre, ferro e vários outros elementos. Ao contrário do que ocorre com a energia que recebemos do Sol, os elementos estão sempre circulando na Natureza. Deslocam-se de substâncias inorgânicas para seres vivos e voltam aos complexos inorgânicos, descrevendo gigantescos ciclos naturais - são chamados de ciclos biogeoquímicos. Não apenas o sol mais também a ocorrência desses ciclos são essências para a vida humana.

Principais ciclos biogeoquímicos:

 

Ciclo do carbono:

 

Na natureza o Carbono se encontra disponível na forma de CO2 (gás carbônico). Através da fotossíntese esse CO2 é fixado e transformado em matéria orgânica pelos produtores. Os consumidores somente adquirem carbono através da nutrição, porém, ambos perdem carbono na forma de respiração (libera CO2 para o ambiente), quando servem de alimento para outro consumidor, na excreção ou quando morrem, pois o Carbono é liberado através da ação decompositora. Esse CO2 liberado retorna a atmosfera e se reintegra ao seu reservatório natural permitindo assim que o ciclo seja contínuo.

Ciclo do oxigênio:

 

O oxigênio é o segundo componente mais abundante da atmosfera, pode ser consumido através da respiração, combustão, degradação, combinação com metais do solo e é reposto na atmosfera principalmente através da ação da fotossíntese, com destaque para a ação do fitoplâncton marinho.

 

 

 

 

 

Referências Bibliográficas

 

 

AIROLD,C. O uso da calorimetria em ecologia. Revista Química nova, Campinas, v.21, 1998.

 

COPELLI,A.C.. et al. GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Instituto de Física da USP, São Paulo, 1998.

 

DUARTE,A.C, DIAS,C.O , FELGA,.J.E. Tópicos de bioquímica celular: resumos didáticos.2005.

 

OLIVEIRA,A.J.A. Disponível em: http://pordentrodaciencia.blogspot.com/2005/07/o-sol-nasce-para-todos.html ,2005. Acesso em: 20 de março de 2008.

 

PAULINO. Biologia. Série: Um novo ensino médio. Ática

 

RAVEN,P.H, EVERT.R.F, EICHHORN,S.E. Biologia Vegetal. Rio de Janeiro: Guanabara, 2001.906p.

 

RODRIGUES,J.D. disponível em: http://www.ibb.unesp.br/nadi/Museu3_identidade/Museu3_identidade_funcoes/Documentos/Museu3-funcoes_fotossintese.htm. Acesso: 22 de março de 2008.

 

 

http://www.brasilescola.com/bologia/niveis-troficos.htm

 

http://www.herbario.com.br/cie/ecol/eco6.htm

 

http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/bioquimicafotossintese.htm

 

http://www.saudenarede.com.br/?p=av&id=Energia

 

http://www.terrazul.m2014.net/spip.php?rubrique72

 

http://www.crescentefertil.org.br/agenda21/index2.htm

 

 

 
Avalie este artigo:
4 voto(s)
 
Revisado por Editor do Webartigos.com


Leia outros artigos de Rafaella Gevegy Negrão
Talvez você goste destes artigos também