Actividades laboratoriais com seres e pigmentos fotossintéticos

“Actividades laboratoriais com seres fotossintéticos e seus pigmentos” INTRODUÇÃO Os seres fotossintéticos distribuem-se por três dos cinco reinos do mundo vivo (classificação de Whittaker, 1969), apresentando alguma diversidade, nomeadamente no que se refere à sua ultraestrutura e aos pigmentos que contêm. Nas cianobactérias, por exemplo, os pigmentos não estão encerrados em plastos. Nas algas, por outro lado, é possível observar cloroplastos de cores diversas. Diversos taxa de organismos fotossintéticos apresentam pigmentos característicos que é possível extrair utilizando técnicas simples. Após a sua obtenção, podem estudar-se algumas das suas propriedades, nomeadamente a sua fluorescência e o seu comportamento em meios distintos.

As actividades apresentadas, de forma sequencial, podem ser utilizadas durante a leccionação dos conteúdos programáticos da disciplina de Biologia e Geologia do 10º ano, em três momentos distintos. A primeira actividade deverá ser utilizada no momento em que se leccionam os conteúdos relativos à célula (permite observar um ser procarionte, onde não são visíveis plastos, e seres eucariontes, nos quais se visualizam as paredes celulares e os cloroplastos), a segunda actividade no momento em que se introduz o tema da fotossíntese (obtêm-se fracções de diferentes pigmentos fotossintéticos, característicos de grupos distintos, o que permite reconhecer a sua diversidade) e a terceira no estudo das proteínas (biomoléculas).

1.ª Actividade Observação ao microscópio óptico de diversos seres fotossintéticos

Materiais e meios de montagem: • Microscópio óptico • Lâminas • Lamelas • Espátula • Agulha de dissecação

• Pinças • Bisturi • Solução de Ringer • Água salgada • Espirulina

• Pórfira • Ulva • Musgo

Procedimentos: Cianobactéria (Espirulina) 1. Colocar uma pequena porção de pó de Espirulina numa lâmina, adicionar uma gota de solução de Ringer e cobrir com uma lamela. (A Espirulina em pó pode ser adquirida em www. greensuperfood.com) 2. Observar ao microscópio óptico.

Rhodophyta (Pórfira) 1. Colocar um pequena porção de talo de Pórfira numa lâmina, adicionar uma gota de água salgada e cobrir com uma lamela.

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2. Observar ao microscópio óptico.

Chlorophyta (Ulva) 1. Proceder da mesma forma que para a Rhodophyta.

Musgo 1. Colocar um filóide de musgo numa lâmina, adicionar uma gota de solução de Ringer e cobrir com uma lamela.

2. Observar ao microscópio óptico.

Fig. 1 – Observação de diferentes seres fotossintéticos ao microscópio óptico: A – Espirulina (Cianobactéria), B – Alga vermelha, C – Ulva (Alga verde) e D – Musgo (Briófita).

2.ª Actividade Extracção de pigmentos fotossintéticos 2.1. Ficocianina As cianobactérias contêm pigmentos fotossintéticos de natureza hidrossolúvel e lipossolúvel. O procedimento que a seguir se indica permite fazer a extracção da ficocianina, pigmento de cor azulada que se encontra associado a uma proteína.

Materiais: 2

• Almofariz e mão • Areia • Conta-gotas(2) • Centrifugadora • Tubos de centrifugadora

• Balança • Vidro de relógio • Espátula • Proveta • Tubo de ensaio

• Gobelé • Suporte para tubos de ensaio • Espirulina • Água destilada

Procedimentos: 1. Colocar, num almofariz, 0,5g de Espirulina.

2. Adicionar 10 mL de água destilada e um pouco de areia.

3. Macerar durante 10 min.

4. Retirar a solução obtida, com auxílio de um conta-gotas, fazendo a respectiva transferência para os tubos de centrífuga.

5. Colocar os tubos na centrifugadora e efectuar uma centrifugação a 3.600 rpm durante 1 hora.

6. Transferir o sobrenadante para um tubo se ensaio.

2.2. Ficoeritrina Nas algas vermelhas também existem pigmentos fotossintéticos hidrossolúveis e lipossolúveis.

Neste caso, também se extrai um pigmento hidrossolúvel, a ficoeritrina.

Materiais: Os materiais utilizados são os mesmos que se indicam para a extracção da ficocianina. Apenas se substitui a Espirulina pela Pórfira.

Procedimentos: Os procedimentos também são semelhantes aos descritos para extrair a ficocianina, alterandose a quantidade de material biológico utilizado para 10 g. A quantidade de água adicionada terá também de ser significativamente maior (80 ml no caso de se utilizar a alga seca).

2.3. Clorofilas e carotenóides Estes pigmentos são os mais comuns, podendo extrair-se dos órgãos verdes de qualquer eucarionte fotossintético.

NOTA: Os procedimentos que envolvem a utilização do benzeno devem ser levados a cabo numa hotte.

Materiais: • Almofariz e mão • Areia • Funil • Gobelé • Papel de filtro

• Balança • Vidro de relógio • Funil de decantação • Provetas • Tubos de ensaio (2)

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Suporte para tubos de ensaio Folhas verdes Álcool a 90º Benzeno

Procedimentos: 3

1. Colocar, num almofariz, 20 g de folhas frescas fragmentadas e adicionar uma pequena quantidade de areia fina.

2. Macerar as folhas ao mesmo tempo que se adicionam progressivamente 50 ml de álcool a 90º.

3. Filtrar a mistura para um gobelé.

4. Transferir a solução de clorofila bruta para um funil de decantação.

5. Adicionar 10 mL de benzeno e agitar cuidadosamente com uma vareta de vidro.

6. Deixar repousar a mistura final durante alguns minutos.

7. Separar as duas fracções obtidas.

Fig. 2 – Soluções de pigmentos fotossintéticos. Da esquerda para a direita: ficocianina, clorofilas, carotenóides e ficoeritrina.

3.ª Actividade Efeito do pH e da temperatura na coloração da ficocianina A ficocianina é um pigmento de natureza proteica, de cor azul, mas que em determinadas condições ambientais sofre transformações estruturais perdendo a sua coloração característica.

A actividade tem como objectivo demonstrar a importância que certos parâmetros ambientais têm nas propriedades evidenciadas pelas proteínas.

Materiais: • Banho a 80º C • 4 tubos de ensaio • Suporte de tubos de ensaio • Pipeta

• Conta-gotas • Cronómetro • Conta-gotas • Pró-pipeta

• Ácido clorídrico • Hidróxido de sódio • Água destilada • Solução de ficocianina

Procedimentos: 1 – Numerar 4 tubos de ensaio.

4

2 – Adicionar os seguintes reagentes aos 4 tubos de ensaio: Tubo 1 5 gotas de água destilada

Tubo 2 Tubo 3 2 ml de solução de ficocianina 5 gotas de 5 gotas de ácido hidróxido de sódio clorídrico

Tubo 4 5 gotas de água destilada

3 – Agitar o conteúdo dos tubos.

4 – Colocar o tubo 4 no banho a 80º C durante 10 minutos.

5 – Registar e comparar a coloração das soluções presentes nos quatro tubos.

Fig. 3 – Efeito do calor e do pH na coloração de uma solução de ficocianina. Da esquerda para a direita: tubo 1 - controlo, tubo 2 - pH básico, tubo 3 - pH ácido, tubo 4 após submissão ao calor.

BIBLIOGRAFIA Bowen, R. et al. (2000) A Simple Protein Purification and Folding Experiment for General Chemistry Laboratory J. Chem. Educ. Vol. 77 N.º 11, 1456.

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Marques, E. et al. (2000) Técnicas Laboratoriais de Biologia – Bloco I Porto Editora, Porto. pp.

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