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Guião projeto de física
Slide 1 – Introdução
Boa tarde a todos, eu sou a Joana Trindade e as minhas colegas são a Mafalda Dias e a Telma Olival e estamos aqui presentes para vos apresentar o Miniprojeto realizado no âmbito da Unidade Curricular de Física Geral, cujo o tema que escolhemos foi a Bioluminescência. Penso que todos nós já ouvimos falar de animais que brilham no escuro, nomeadamente pirilampos, que são os seres mais facilmente observáveis. Mas já se perguntaram como este fenómeno biológico acontece, e em que consiste? Bem, caso a resposta seja não, o objetivo deste projeto será dar-vos a oportunidade de se consciencializarem sobre o tema, sendo que iremos explicar o processo, a finalidade do mesmo, os seres vivos que são dotados desta característica e de que modo se relaciona com a física.
Slide 2 – Luminescência
Primeiramente, vamos falar um pouco sobre a luminescência no geral. A luminescência é o fenómeno que consiste na emissão de luz por uma substância quando esta é submetida a um determinado estímulo. Está dividida em várias categorias entre elas a quimioluminescência. A quimioluminescência consiste, basicamente, na emissão de luz por meio de uma reação química. Por sua vez, esta dividi-se em eletroquimioluminescência e bioluminescência, sendo este último o tema deste projeto. Slide 3 – Definição geral De um modo geral, a bioluminescência consiste na produção e emissão de luz visível e fria (que significa que menos de 20% da luz gera calor) por organismos vivos. Esta emissão é gerada por reações químicas exotérmicas que são catalizadas por enzimas, levando à ocorrência de uma transdução quimiofísica. Por outras palavras, é gerada por uma tranformação de energia química em energia luminosa, que posteriormente iremos aprofundar. Este fenómeno é observado especialmente em seres marinhos, em zonas de maior escuridão, embora seja também encontrado em espécies terrestres. É, portanto, característica de vários tipos de organismos, desde os mais simples como, por exemplo, bactérias,
algas e fungos, até aos mais complexos como, por exemplo, insetos e peixes. Slide 4 – Pirilampos como seres bioluminescentes Iremos agora utilizar o pirilampo como meio de explicação mais detalhada do fenómeno. A produção de luz por estes insetos deve-se à existência de orgãos luminosos localizados na parte inferior dos segmentos abdominais, onde existem células produtoras de uma enzima oxidante denominada luciferase. Esta enzima cataliza a interação entre oxigénio e uma nucleoproteína, retirada de nutrientes, designada luciferina que, na reação em questão, possui o nome de substrato. Da interação resulta a oxidação deste composto e consequente formação de oxiluciferina, em estado excitado. Ao longo da reação são também consumidas moléculas de ATP. Esta reação térmica é exotérmica, no entanto, a energia produzida não é térmica. Como tal, a perda de energia acumulada nas ligações da oxiluciferina, quando os eletrões se desexcitam, tranforma-se em radiação eletromagnética., ou seja, luz. A cor que se reflete depende do arranjo de moléculas de luciferina e, no caso do pirilampo, é amarela, embora possa variar pois existem várias espécies deste inseto. No caso dos pirilampos, trata-se de um mecanismo de defesa contra os seus predadores e de reprodução, visto que é uma forma de atrair o sexo oposto. Slide 5 – Imagens consolidadoras E para consolidar o que acabei de explicar, temos este esquema que representa de forma mais simplificada o sistema luciferina-luciferase e a oxidação da luciferina, levando à produção da luz. O segundo esquema, por sua vez, apresenta o fenómeno da bioluminescência nos pirilampos, contendo algumas curiosidades como facto de ser controlado pelo sistema nervoso e como o brilho influencia no acasalamento da espécie.
Slide 6 – Algas
O sistema luciferina-luciferase varia de ser vivo para ser vivo visto que existem diferentes tipos de luciferinas que usam diferentes vias metabólicas para emitir luz.
população de bactérias, presentes no orgão do peixe, é ativada para transcrever genes que codificam bioluminescência. Quando existente, a estrurura bioluminescente encontra-se na extremidade da haste. A sua agitação, é um mecanismo utilizado por este animal, para atrir as suas presas, rentabilizando o processo de caça. Slide 9 – Lulas Quando estes animais apresentam luminescência, esta deve-se a uma bactéria (Vibrio fischeri) que vive em simbiose com a lula. A chave para esta relação simbiótica é um orgão de luz fotóforo, que produz luz a partir de uma reação básica entre a luciferase e a luciferina, na presença de oxigénio. Ao contrário dos peixes pescador, as bactérias não vivem no interior das células das lulas. A reprodução da Vibrio fischeri permite a acumulação de material louminoso na parte ventral da lula, sendo que à noite a emissão desta luz azulada é responsável pela camuflagem destes animais. Slide 10 – Funções biológicas Existem três grandes funções: defesa ataque e reprodução. Relativamente à defesa, as presas ao emitirem luz podem afugentar os seus predadores ou podem produzir um fluído/nuvem que confunde o predador sobre a sua posição real. No ataque, o pre4dador pode desorientar a sua presa ou atraí-la com a emissão de luz. E, por fim, na reproduçõ alguns animais piscam de jmodo a dar a conhecer que estão preparados para o acasalamento ou alguns seres, como os cogumelos, podem libertar os seus esporos bioluminescentes de forma a atrair os insetos a pousarem neles. Slide 11 – Relação entre Física e Bioluminescência E chegamos agora ao ponto principal deste projeto que é relacionar o tema com a física. A bioluminescência, como já pudemos concluir, ocorre devido a uma transformação de energia química em energia luminosa, isto porque a energia produzida na reação não é termica. Então, todo o fenómeno baseia-se no princípio físico que se relaciona com a capacidade que a energia tem de se transformar de diversas formas e, tendo conhecimento do mesmo, é possível entender o motivo pelo qual acontece.
Por outro lado, a luz emitida através da bioluminescência pode ter diversas tonalidades, o que significa que apresenta diferentes frequências e comprimentos de onda. A variação das cores da luz é influenciada pelo meio ambiente onde os seres vivos habitam. Se repararmos, a maioria dos seres vivos de origem marinha emanam luz de tonalidade azul e violeta, enquanto que os seres vivos de origem terrestre apresentam luz amarela e verde e, como sabemos, uma luz azul possui menor comprimento de onda que uma luz amarela, visto que a sua frequência é maior. O fator que explica este facto é o aumento da dissipação da radiação eletromagnética na água pelo que, ao contrário do que acontece no ar, a luz na água desvanece-se mais rapidamente. Assim, de modo a que haja uma transmissão eficaz de luz entre os seres vivos, frequências mais elevadas têm de ser utilizadas, adaptando-se assim ao ambiente. Por esta mesma razão, a produção de luz ocorre através de processos bioquímicos distintos e a sensibilidade visual destes seres é menor que nos seres terrestre. Neste aspeto, o estudo das características da radiação eletromagnética mostra-se crucial para entender esta variação da frequência da luz e como influencia na sua produção por estes organimos.
