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Química Analítica 3
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Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO PARA APLICAÇÃO FOLIAR Keila C Marques da Silva1 Ana M Costa Ferreira1 1 Instituto de Química Universidade de São Paulo USP São Paulo SP keilasilvacompassmineralscombr Resumo O desenvolvimento de complexos de metais de transição tem se mostrado de grande valia no manejo de nutrientes na agricultura Foram desenvolvidos complexos dos metais cobre manganês zinco cobalto e níquel com os complexantes ácido aspártico e ácido glutâmico que em seguida foram secos em spray dryer para obtenção dos compostos na forma sólida Suas caracterizações através de solubilidade pH densidade pH de decomposição compatibilidade com agrotóxicos e afins e corrosão foram realizadas obtendo resultados satisfatórios para cada uma das determinações Os compostos desenvolvidos possuem alta estabilidade sob estresse térmico quando submetidos à envelhecimento acelerado para determinação de tempo de prateleira shelflife Além disso ao realizar aplicação foliar dos compostos desenvolvidos os resultados foram igualmente satisfatórios com valores superiores ao controle para cada elemento Palavraschave complexo de metal de transição ácido aspártico ácido glutâmico aplicação foliar Development of coordination compounds for foliar application Abstract The development of transition metal complexes has proved to be of great value in the management of nutrients in agriculture Complexes of the metals copper manganese zinc cobalt and nickel were developed with the complexing agents aspartic acid and glutamic acid and then dried in a spray dryer to obtain the compounds in solid form Their characterization by solubility pH density decomposition pH compatibility with pesticides and corrosion were performed obtaining satisfactory results for each of the determinations The developed compounds have high stability under thermal stress when subjected to accelerated aging to determine shelf life In addition when performing foliar application of the compounds developed the results were equally satisfactory with values higher than the control for each element Keywords transition metal complexes aspartic acid glutamic acid foliar application Introdução A meta do manejo de nutrientes é fornecer um suprimento adequado de todos os nutrientes essenciais para uma cultura durante o período de crescimento Se a quantidade de qualquer nutriente é limitante em qualquer momento existe um potencial para perda da produção Os fertilizantes precisam ser aplicados em todos os tipos de sistemas de produção das culturas com a finalidade de se obter níveis adequados de produtividades que fazem com que os esforços de produção sejam vantajosos1 Atualmente é aceito que a vida vegetal teve seu início na água Neste habitat onde hoje ainda vive a maioria dos vegetais as plantas tinham à sua disposição todos os fatores necessários Com a adaptação das plantas fora da água por meio da evolução as partes da planta se especializaram e passaram a executar determinadas funções As raízes se especializaram em fixação e absorção de nutrientes as folhas em fotossíntese e respiração e o caule em transporte de solutos ligando as raízes às folhas Entretanto as partes aéreas não perderam a capacidade de absorver nutrientes2 Fertilizantes foliares são de longe o mais efetivo sistema para aplicar micronutrientes ou pequenas quantidades de nutrientes como suplementos dos elementos mais importantes podendo corrigir deficiências aumentar colheitas fracas ou danificadas aumentar a velocidade de crescimento e aumentar a qualidade de crescimento o que constitui o objetivo principal no uso de fertilizantes3 É importante destacar que os fertilizantes foliares devem ser produtos quelatizados ou Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 complexados pois os complexos metalquelatos usados em fertilizantes foliares precisam ter uma ligação química suficientemente forte para protegêlos de inesperadas reações químicas que os decomponham ou modifiquem Mas uma vez dentro das plantas devem liberar facilmente o íon metálico garantindo a chegada do nutriente intacto A necessidade de se aplicar complexos de metais nas plantas se dá pela necessidade de nutrição e do papel fundamental que cada um dos macros e micronutrientes tem no metabolismo foliar seja como substrato composto orgânico ou em sistemas enzimáticos45 O objetivo desse trabalho é desenvolver alguns complexos de aminoácidos com os metais cobre manganês zinco cobalto e níquel para aplicação foliar e elucidar seus prováveis mecanismos de absorção pela planta Experimental Síntese dos compostos de coordenação Os correspondentes complexos com aminoácidos dos íons metálicos já citados foram obtidos em solução aquosa a partir de misturas estequiométricas ML 12com controle de temperatura e pH Essa metodologia é baseada nos conceitos fundamentais de Química de Coordenação levandose em conta as características de cada metal e de cada ligante a ser testado especialmente sua estabilidade6 Foram utilizadas amostras comerciais de L ácido aspártico ligante 1 e Lácido glutâmico ligante 2 do fornecedor Labysynth como ligantes Para os metais cobre manganês cobalto e níquel foram utilizadas amostras produzidas na empresa Compass Minerals América do Sul produtos comerciais e utilizados como matériaprima para formulações na forma de carbonato Para o zinco foi utilizado óxido do fornecedor Zinc O India já homologado pela empresa Avaliação de compatibilidade físicoquímica com agrotóxicos e afins corrosão pH de decomposição determinação de pH e densidade Considerando a aplicação destes compostos de coordenação na agricultura na forma de calda mistura de substâncias em tanque sob agitação para posterior aplicação em culturas distintas faz se necessário avaliar a compatibilidade dos compostos em meio aquoso com agrotóxicos e também a capacidade de corrosão em relação ao ferro material comumente utilizado nos tanques de mistura e aplicação das caldas A avaliação da estabilidade ou mudança física da estrutura do composto de coordenação desenvolvido é de suma importância pois uma vez que os compostos serão aplicados em calda é necessário saber em qual pH a estrutura de interesse perde sua estabilidade As determinações de pH densidade e solubilidade foram realizadas conforme manual de métodos analíticos oficiais para fertilizantes e corretivos7 Secagem dos compostos via spray dryer e determinação de solubilidade Os compostos foram secos via spray dryer conforme metodologia dominadas nos laboratórios da Compass Minerals Ind SA8 Aplicação foliar A aplicação foliar foi realizada conforme metodologia dominada na fazenda experimental da Compass Minerals para determinação do índice de SPAD Soil Plant Analysis Development Análise de desenvolvimento de planta de solo9 ao longo dos dias Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 Resultados e Discussão O aspecto das soluções obtidas e as estruturas dos ligantes e complexos são apresentados na Figura 1 Considerando a baixa solubilidade dos metais em questão na forma de carbonato e óxido em água considerase satisfatório o aspecto límpido e sem precipitados encontrados para cada uma das soluções demonstrando que todo o carbonatoóxido foi convertido ao complexo esperado A B Fig 1 A Aspecto final das soluções obtidas B estruturas de ligantes e proposta para complexos A avaliação de compatibilidade físicoquímica com agrotóxicos foi realizada conforme ABNT NBR 1387510 utilizando como referência amostra comercial do defensivo agrícola Roundup glifosato do fornecedor Monsanto Obtevese resultados satisfatórios evidenciando compatibilidade físicoquímica para todos os compostos desenvolvidos sem alteração de seu aspecto físico Na avaliação de corrosão foi utilizada palha de aço comercial da marca Bombril A palha de aço foi submersa em solução aquosa de cada um dos compostos e retirada para avaliação em de aspecto físico após tempos prédeterminados Os resultados encontrados foram satisfatórios Para a determinação de pH de decomposição a 50 mL de solução obtida de cada um dos compostos foram adicionadas lentamente e em paralelo pequenas quantidades de um ácido forte HCl 37 ou base forte NaOH 50 monitorandose o pH afim de determinar em qual pH a estrutura sofre alguma alteração Valores de pH e densidade foram determinados conforme metodologia oficial7 Os resultados estão descritos na Tabela 1 Compostos Compatibilidade Corrosão pH de quebra meio ácido pH de quebra meio básico pH Densidade CuAsp Compatível Não há 02 113 75 0850 gcm³ MnAsp Compatível Não há 02 120 80 0750 gcm³ ZnAsp Compatível Não há 02 118 75 0940 gcm³ NiAsp Compatível Não há 02 120 75 0850 gcm³ CoAsp Compatível Não há 02 114 80 0850 gcm³ CuGlu Compatível Não há 02 119 75 0950 gcm³ Mn Glu Compatível Não há 03 122 80 0740 gcm³ Zn Glu Compatível Não há 02 1186 75 0950 gcm³ Ni Glu Compatível Não há 01 1160 75 0850 gcm³ Co Glu Compatível Não há 02 111 80 0810 gcm³ NH2 CH C C H2 OH O H2 C C HO O ác glutâmico NH2 CH C OH O C H2 C HO O ác aspártico NH2 CH C H2 C OH O C O O H2N CH C C H2 HO O C O O M OH2 OH2 Masp2H2O2 Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 Tabela 1 Resultados de compatibilidade físicoquímica corrosão e pH de decomposição obtidos Após secagem das soluções via spray dryer os compostos demonstraram propriedades higroscópicas O aspecto bem como a solubilidade desses compostos estão descritos na Figura 2 Fig 2 Aspecto dos compostos secos e correspondente solubilidade A determinação de SPAD foi realizada ao longo de dez dias com monitoramento periódico Os resultados apresentados no Gráfico 1 e Figura 3 mostram que as plantas nutridas com os compostos desenvolvidos a base de ácido aspártico e ácido glutâmico com o metal manganês apresentam maior desenvolvimento do que o controle e outras fontes convencionais como os sais carbonato cloreto sulfato Gráfico 1 Determinação de SPAD ao longo do tempo em plantas nutridas com os sais e complexos de manganês Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 Figura 3 Determinação de SPAD ao longo do tempo desenvolvimento no tamanho folhas Dados referentes aos compostos de manganês Conclusões Os compostos de coordenação desenvolvidos apresentaram boa estabilidade química compatibilidade com defensivos agrícolas e boa resposta às caracterizações diversas Além disso a aplicação foliar dos compostos desenvolvidos mostraram resultados promissores quanto à produtividade e reconhecimento dos ligantes pela planta provavelmente por se tratar de compostos endógenos isto é ligantes orgânicos que estão presentes nas suas vias metabólicas Agradecimentos Agradecemos à empresa Compass Minerals América do Sul e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo FAPESP Proc 2013079378 CEPID Redoxoma pelo apoio ao Laboratório de Bioinorgânica Catálise e Farmacologia IQUSP Referências 1 Reetz H F Fertilizantes e o seu uso eficiente São Paulo Brasil 2017 2 Prado R M Tese de Doutorado Universidade Federal de Barretos Brasil 2012 3 a Mocellin R S P Princípios da adubação foliar Ômega Fertilizantes Canoas Brasil 2004 b Souri MK Aminochelate fertilizers the new approach to the old problem a review Open Agriculture 2016 1 118 4 Yang G et al Amino Acid Transporters in Plant Cells A Brief Review Plants 2020 9 967 doi103390plants9080967 5 Lucena J J Revista Ceres 2009 20 527 6 a Martell A E Smith R M Critical Stability Constants 2nd ed Plenum Press New York1989 b S H Laurie in Handbook of MetalLigand Interactions in Biological Fluids Bioinorganic Chemistry ed G Berthon Marcel Dekker New York 1995 vol 1 pp 603619 7 Brasil Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento 2014 8 Souza V F D E A Embrapa Informação Tecnológica Brasília DF 2011 9 Gil PT et al Horticultura Brasileira 2002 20 611615 10 ABNT NBR 13875 Agrotóxicos e afins Avaliação de compatibilidade físicoquímica 11 Novais R F et al Fertilidade do Solo 1st ed Sociedade Brasileira de Ciência do Solo Viçosa 2007 12 Camargo M S Revista Pesquisa e Tecnologia 2012 9 13 Dias J S Revista Unifertil 2012 1 110 TRABALHO DE QUÍMICA ANALÍTICA 3 1 Explique o que são metaloenzimas os sítios ativos e exemplifique a ação de uma enzima apresente o esquema reacional Conforme o próprio termo sugere as metaloenzimas são enzimas que apresentam um ou mais átomos metálicos na sua estrutura os quais se encontram no seu sítio ativo O sítio ativo é a região da enzima onde ocorre a reação química As metaloenzimas são compostas por um ou mais sítios ativos tendo um ou mais íons metálicos respectivamente Temse como exemplo de metaloenzima a galactose oxidase que apresenta o cobre como metal na sua composição e é responsável pela catálise da oxidação de álcoois primários em aldeídos juntamente da redução de O2 em H2O2 MODOLON BATISTA 2011 O esquema reacional está descrito na Figura 1 Figura 1 Esquema reacional da oxidação do álcool primário em aldeído Fonte Elaborado pelo autor O álcool primário sofre oxidação isto é perde de elétrons em contato com o oxigênio o agente oxidante que promove a oxidação do álcool ao aceitar os elétrons perdidos pelo álcool Portanto ao mesmo tempo que o álcool é oxidado a aldeído o oxigênio sofre redução formando o dióxido de hidrogênio Essa reação é catalisada pela metaloenzima galactose oxidase Referência usada na resolução da questão 1 MODOLON Priscila Felippe Modelagem biomimética com complexos de metais de transição um estudo da Metaloenzima Galactose Oxidase Revista TécnicoCientífica do IFSC p 143143 2011 2 Como ocorre a fotossíntese Descreva os processos de transferência de elétrons A fotossíntese ocorre em organelas denominadas cloroplastos presentes em plantas e algas mediante duas fases são elas 1 a fase luminosa ou fotoquímica e 2 a fase de fixação de carbono A fase luminosa consiste na captação de energia luminosa a partir de dois fotossistemas denominados fotossistema I e fotossistema II onde os pigmentos absorvem comprimentos de onda de 700 nm ou maiores e comprimentos de onda de 680 ou menores respectivamente A energia luminosa absorvida por uma molécula de pigmento no complexo antena é utilizada na produção de moléculas de ATP e na redução de moléculas de NADP Para isso ela é transferida para outras moléculas do pigmento até chegar ao centro de reação onde é convertida em energia química Nesta etapa temse a transferência dos elétrons provenientes da energia luminosa para um receptor de elétrons os quais são recebidos pelo aceptor final dos elétrons a proteína ferredoxina responsável por transferir os elétrons para NADP que é reduzido a NADPH Temse ainda o processo de fotólise da água responsável pela produção de O2 e pela liberação de prótons usados na síntese de ATP A fase da fixação de carbono ocorre mediante uma sequência de reações denominadas Ciclo de Calvin O Ciclo de Calvin consiste em três etapas que ocorrem no estroma do cloroplasto são elas 1 a fixação do carbono 2 a redução do 3fosfoglicerato e 3 regeneração da ribulose 15bifosfato Durante a fixação do carbono o CO2 é incorporado a uma molécula de açúcar de cinco carbonos formando duas moléculas de 3fosfoglicerato Nesse processo ocorre uma transferência de elétrons do NADPH produzido anteriormente o qual é oxidado para NADP enquanto a molécula de açúcar é reduzida a 3fosfoglicerato Na etapa de redução o 3fosfoglicerato é convertido em gliceraldeído 3fosfato usando energia do ATP e elétrons do NADPH O ATP sintetizado na etapa luminosa fornece energia para a redução do 3fosfoglicerato enquanto o NADPH fornece elétrons O 3fosfoglicerato recebe os elétrons do NADPH e é convertido em gliceraldeído 3fosfato um composto rico em energia Por fim na regeneração parte do gliceraldeído 3fosfato é utilizado para regenerar a ribulose 15bifosfato completando o ciclo Essa etapa permite a produção de carboidratos a partir do CO2 atmosférico Com isso percebese que a transferência de elétrons é fundamental para a produção de energia e para as transformações químicas que ocorrem durante a fotossíntese Referência usada na resolução da questão 2 DOS SANTOS Helivania Sardinha Mundo Educação UOL Disponível em httpsmundoeducacaouolcombrbiologiafotossintesehtmtextQuando20um a20molC3A9cula20de20clorofilaque20ocorre20no20fotossistema 20II Acesso em 01 de jul de 2023 3 Escolha um artigo científico que tenha estudado o uso de complexos metálicos como fertilizante e descreva o estudo Não podem repetir os artigos entre os alunos Logo vamos fazer uma listagem de artigos pelo mural da sala Descreva as vantagens e desvantagem da metodologia de aplicação desse fertilizante O trabalho de Da Silva e Ferreira 2020 intitulado Desenvolvimento de Compostos de Coordenação para Aplicação Foliar teve como objetivo desenvolver complexos de aminoácidos com metais destinados a aplicação foliar Os íons metálicos usados no estudo foram cobre manganês zinco cobalto e níquel obtidos a partir dos seus respectivos carbonatos e os ligantes empregados foram Lácido aspártico e Lácido glutâmico A formação dos complexos com os aminoácidos dos íons metálicos foi realizada a partir de misturas com proporção estequiométrica de 12 metal ligante tendo controle da temperatura e do pH As autoras investigaram a compatibilidade dos compostos obtidos em meio aquoso com agrotóxicos bem como a capacidade de corrosão em relação ao ferro diante do seu uso potencial nos tanques de agitação para obtenção da mistura na forma de calda a ser aplicada na agricultura Desse modo avaliouse a estabilidade ou mudança física da estrutura do composto de coordenação desenvolvido determinando em qual pH a estrutura de interesse perde sua estabilidade Foram executadas as análises de pH densidade e solubilidade seguindo os procedimentos estabelecidos nos métodos analíticos oficiais para fertilizantes e corretivos A secagem das soluções foi realizada via spray dryer A aplicação foliar foi conduzida utilizando a metodologia aplicada na fazenda experimental da Compass Minerals para medir o índice de SPAD Soil Plant Analysis Development Análise de desenvolvimento de planta de solo ao longo do período de estudo Dentre os resultados do estudo podese dizer que os compostos de coordenação obtidos a partir da reação de Complexação dos metais com os ligantes aminoácidos apresentaram boa estabilidade química compatibilidade com defensivos agrícolas boa resposta às caracterizações diversas incluindo a ausência de corrosão do ferro além dos resultados promissores quanto à produtividade e reconhecimento dos ligantes pela planta Com isso temse como vantagens a obtenção de compostos estáveis compatíveis e benéficos ao crescimento das plantas Enquanto desvantagens pode se citar a necessidade de controle de pH e temperatura visto que variações bruscas nos valores desses parâmetros podem ocasionar a desnaturação dos aminoácidos isto é mudanças estruturais que podem comprometer sua função Referência do trabalho usado DA SILVA Keila C Marques FERREIRA Ana M Costa DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO PARA APLICAÇÃO FOLIAR In Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa de Mestrado Profissional 2020 4 Descreva o processo de transporte de oxigênio no sangue Inicialmente o oxigênio é captado nos pulmões e entra nos alvéolos onde ocorre a difusão do gás pelos capilares pulmonares Assim o oxigênio passa para o sangue entra nas hemácias onde se liga a hemoglobina formando a oxi hemoglobina A oxihemoglobina é responsável pelo transporte de oxigênio para as células Com isso o sangue oxigenado é transportado pelo sistema circulatório para os tecidos do corpo O oxigênio é então liberado nos tecidos sendo então utilizado pelas células em processos de produção de dióxido de carbono O dióxido de carbono entra para os capilares e se combinar com a hemoglobina formando carboemoglobina ou pode entrar na hemácia onde reage com a água e se transforma ácido carbônico originando íons H e bicarbonato que vão para o plasma e asseguram a manutenção da acidez do sangue Por fim o sangue rico em gás carbônico é levado para o coração que o impulsiona para os pulmões No alvéolo pulmonar o dióxido de carbono é liberado do sangue e eliminado do corpo junto com o ar expirado Referência usada para resolução da questão 4 DOS SANTOS Vanessa Sardinha Hematose Brasil Escola UOL Disponível em httpsbrasilescolauolcombrbiologiahematosehtm Acesso em 01 de jul de 2023 TRABALHO DE QUÍMICA ANALÍTICA 3 1 Explique o que são metaloenzimas os sítios ativos e exemplifique a ação de uma enzima apresente o esquema reacional Conforme o próprio termo sugere as metaloenzimas são enzimas que apresentam um ou mais átomos metálicos na sua estrutura os quais se encontram no seu sítio ativo O sítio ativo é a região da enzima onde ocorre a reação química As metaloenzimas são compostas por um ou mais sítios ativos tendo um ou mais íons metálicos respectivamente Temse como exemplo de metaloenzima a galactose oxidase que apresenta o cobre como metal na sua composição e é responsável pela catálise da oxidação de álcoois primários em aldeídos juntamente da redução de O2 em H2O2 MODOLON BATISTA 2011 O esquema reacional está descrito na Figura 1 Figura 1 Esquema reacional da oxidação do álcool primário em aldeído Fonte Elaborado pelo autor O álcool primário sofre oxidação isto é perde de elétrons em contato com o oxigênio o agente oxidante que promove a oxidação do álcool ao aceitar os elétrons perdidos pelo álcool Portanto ao mesmo tempo que o álcool é oxidado a aldeído o oxigênio sofre redução formando o dióxido de hidrogênio Essa reação é catalisada pela metaloenzima galactose oxidase Referência usada na resolução da questão 1 MODOLON Priscila Felippe Modelagem biomimética com complexos de metais de transição um estudo da Metaloenzima Galactose Oxidase Revista Técnico Científica do IFSC p 143143 2011 2 Como ocorre a fotossíntese Descreva os processos de transferência de elétrons A fotossíntese ocorre em organelas denominadas cloroplastos presentes em plantas e algas mediante duas fases são elas 1 a fase luminosa ou fotoquímica e 2 a fase de fixação de carbono A fase luminosa consiste na captação de energia luminosa a partir de dois fotossistemas denominados fotossistema I e fotossistema II onde os pigmentos absorvem comprimentos de onda de 700 nm ou maiores e comprimentos de onda de 680 ou menores respectivamente A energia luminosa absorvida por uma molécula de pigmento no complexo antena é utilizada na produção de moléculas de ATP e na redução de moléculas de NADP Para isso ela é transferida para outras moléculas do pigmento até chegar ao centro de reação onde é convertida em energia química Nesta etapa temse a transferência dos elétrons provenientes da energia luminosa para um receptor de elétrons os quais são recebidos pelo aceptor final dos elétrons a proteína ferredoxina responsável por transferir os elétrons para NADP que é reduzido a NADPH Temse ainda o processo de fotólise da água responsável pela produção de O2 e pela liberação de prótons usados na síntese de ATP A fase da fixação de carbono ocorre mediante uma sequência de reações 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Essa etapa permite a produção de carboidratos a partir do CO2 atmosférico Com isso percebese que a transferência de elétrons é fundamental para a produção de energia e para as transformações químicas que ocorrem durante a fotossíntese Referência usada na resolução da questão 2 DOS SANTOS Helivania Sardinha Mundo Educação UOL Disponível em httpsmundoeducacaouolcombrbiologiafotossintesehtmtextQuando 20uma20molC3A9cula20de20clorofilaque20ocorre20no 20fotossistema20II Acesso em 01 de jul de 2023 3 Escolha um artigo científico que tenha estudado o uso de complexos metálicos como fertilizante e descreva o estudo Não podem repetir os artigos entre os alunos Logo vamos fazer uma listagem de artigos pelo mural da sala Descreva as vantagens e desvantagem da metodologia de aplicação desse fertilizante O trabalho de Da Silva e Ferreira 2020 intitulado Desenvolvimento de Compostos de Coordenação para Aplicação Foliar teve como objetivo desenvolver complexos de aminoácidos com metais destinados a aplicação foliar Os íons metálicos usados no estudo foram cobre manganês zinco cobalto e níquel obtidos a partir dos seus respectivos carbonatos e os ligantes empregados foram Lácido aspártico e Lácido glutâmico A formação dos complexos com os aminoácidos dos íons metálicos foi realizada a partir de misturas com proporção estequiométrica de 12 metal ligante tendo controle da temperatura e do pH As autoras investigaram a compatibilidade dos compostos obtidos em meio aquoso com agrotóxicos bem como a capacidade de corrosão em relação ao ferro diante do seu uso potencial nos tanques de agitação para obtenção da mistura na forma de calda a ser aplicada na agricultura Desse modo avaliouse a estabilidade ou mudança física da estrutura do composto de coordenação desenvolvido determinando em qual pH a estrutura de interesse perde sua estabilidade Foram executadas as análises de pH densidade e solubilidade seguindo os procedimentos estabelecidos nos métodos analíticos oficiais para fertilizantes e corretivos A secagem das soluções foi realizada via spray dryer A aplicação foliar foi conduzida utilizando a metodologia aplicada na fazenda experimental da Compass Minerals para medir o índice de SPAD Soil Plant Analysis Development Análise de desenvolvimento de planta de solo ao longo do período de estudo Dentre os resultados do estudo podese dizer que os compostos de coordenação obtidos a partir da reação de Complexação dos metais com os ligantes aminoácidos apresentaram boa estabilidade química compatibilidade com defensivos agrícolas boa resposta às caracterizações diversas incluindo a ausência de corrosão do ferro além dos resultados promissores quanto à produtividade e reconhecimento dos ligantes pela planta Com isso temse como vantagens a obtenção de compostos estáveis compatíveis e benéficos ao crescimento das plantas Enquanto desvantagens pode se citar a necessidade de controle de pH e temperatura visto que variações bruscas nos valores desses parâmetros podem ocasionar a desnaturação dos aminoácidos isto é mudanças estruturais que podem comprometer sua função Referência do trabalho usado DA SILVA Keila C Marques FERREIRA Ana M Costa DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO PARA APLICAÇÃO FOLIAR In Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa de Mestrado Profissional 2020 4 Descreva o processo de transporte de oxigênio no sangue Inicialmente o oxigênio é captado nos pulmões e entra nos alvéolos onde ocorre a difusão do gás pelos capilares pulmonares Assim o oxigênio passa para o sangue entra nas hemácias onde se liga a hemoglobina formando a oxi hemoglobina A oxihemoglobina é responsável pelo transporte de oxigênio para as células Com isso o sangue oxigenado é transportado pelo sistema circulatório para os tecidos do corpo O oxigênio é então liberado nos tecidos sendo então utilizado pelas células em processos de produção de dióxido de carbono O dióxido de carbono entra para os capilares e se combinar com a hemoglobina formando carboemoglobina ou pode entrar na hemácia onde reage com a água e se transforma ácido carbônico originando íons H e bicarbonato que vão para o plasma e asseguram a manutenção da acidez do sangue Por fim o sangue rico em gás carbônico é levado para o coração que o impulsiona para os pulmões No alvéolo pulmonar o dióxido de carbono é liberado do sangue e eliminado do corpo junto com o ar expirado Referência usada para resolução da questão 4 DOS SANTOS Vanessa Sardinha Hematose Brasil Escola UOL Disponível em httpsbrasilescolauolcombrbiologiahematosehtm Acesso em 01 de jul de 2023
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Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO PARA APLICAÇÃO FOLIAR Keila C Marques da Silva1 Ana M Costa Ferreira1 1 Instituto de Química Universidade de São Paulo USP São Paulo SP keilasilvacompassmineralscombr Resumo O desenvolvimento de complexos de metais de transição tem se mostrado de grande valia no manejo de nutrientes na agricultura Foram desenvolvidos complexos dos metais cobre manganês zinco cobalto e níquel com os complexantes ácido aspártico e ácido glutâmico que em seguida foram secos em spray dryer para obtenção dos compostos na forma sólida Suas caracterizações através de solubilidade pH densidade pH de decomposição compatibilidade com agrotóxicos e afins e corrosão foram realizadas obtendo resultados satisfatórios para cada uma das determinações Os compostos desenvolvidos possuem alta estabilidade sob estresse térmico quando submetidos à envelhecimento acelerado para determinação de tempo de prateleira shelflife Além disso ao realizar aplicação foliar dos compostos desenvolvidos os resultados foram igualmente satisfatórios com valores superiores ao controle para cada elemento Palavraschave complexo de metal de transição ácido aspártico ácido glutâmico aplicação foliar Development of coordination compounds for foliar application Abstract The development of transition metal complexes has proved to be of great value in the management of nutrients in agriculture Complexes of the metals copper manganese zinc cobalt and nickel were developed with the complexing agents aspartic acid and glutamic acid and then dried in a spray dryer to obtain the compounds in solid form Their characterization by solubility pH density decomposition pH compatibility with pesticides and corrosion were performed obtaining satisfactory results for each of the determinations The developed compounds have high stability under thermal stress when subjected to accelerated aging to determine shelf life In addition when performing foliar application of the compounds developed the results were equally satisfactory with values higher than the control for each element Keywords transition metal complexes aspartic acid glutamic acid foliar application Introdução A meta do manejo de nutrientes é fornecer um suprimento adequado de todos os nutrientes essenciais para uma cultura durante o período de crescimento Se a quantidade de qualquer nutriente é limitante em qualquer momento existe um potencial para perda da produção Os fertilizantes precisam ser aplicados em todos os tipos de sistemas de produção das culturas com a finalidade de se obter níveis adequados de produtividades que fazem com que os esforços de produção sejam vantajosos1 Atualmente é aceito que a vida vegetal teve seu início na água Neste habitat onde hoje ainda vive a maioria dos vegetais as plantas tinham à sua disposição todos os fatores necessários Com a adaptação das plantas fora da água por meio da evolução as partes da planta se especializaram e passaram a executar determinadas funções As raízes se especializaram em fixação e absorção de nutrientes as folhas em fotossíntese e respiração e o caule em transporte de solutos ligando as raízes às folhas Entretanto as partes aéreas não perderam a capacidade de absorver nutrientes2 Fertilizantes foliares são de longe o mais efetivo sistema para aplicar micronutrientes ou pequenas quantidades de nutrientes como suplementos dos elementos mais importantes podendo corrigir deficiências aumentar colheitas fracas ou danificadas aumentar a velocidade de crescimento e aumentar a qualidade de crescimento o que constitui o objetivo principal no uso de fertilizantes3 É importante destacar que os fertilizantes foliares devem ser produtos quelatizados ou Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 complexados pois os complexos metalquelatos usados em fertilizantes foliares precisam ter uma ligação química suficientemente forte para protegêlos de inesperadas reações químicas que os decomponham ou modifiquem Mas uma vez dentro das plantas devem liberar facilmente o íon metálico garantindo a chegada do nutriente intacto A necessidade de se aplicar complexos de metais nas plantas se dá pela necessidade de nutrição e do papel fundamental que cada um dos macros e micronutrientes tem no metabolismo foliar seja como substrato composto orgânico ou em sistemas enzimáticos45 O objetivo desse trabalho é desenvolver alguns complexos de aminoácidos com os metais cobre manganês zinco cobalto e níquel para aplicação foliar e elucidar seus prováveis mecanismos de absorção pela planta Experimental Síntese dos compostos de coordenação Os correspondentes complexos com aminoácidos dos íons metálicos já citados foram obtidos em solução aquosa a partir de misturas estequiométricas ML 12com controle de temperatura e pH Essa metodologia é baseada nos conceitos fundamentais de Química de Coordenação levandose em conta as características de cada metal e de cada ligante a ser testado especialmente sua estabilidade6 Foram utilizadas amostras comerciais de L ácido aspártico ligante 1 e Lácido glutâmico ligante 2 do fornecedor Labysynth como ligantes Para os metais cobre manganês cobalto e níquel foram utilizadas amostras produzidas na empresa Compass Minerals América do Sul produtos comerciais e utilizados como matériaprima para formulações na forma de carbonato Para o zinco foi utilizado óxido do fornecedor Zinc O India já homologado pela empresa Avaliação de compatibilidade físicoquímica com agrotóxicos e afins corrosão pH de decomposição determinação de pH e densidade Considerando a aplicação destes compostos de coordenação na agricultura na forma de calda mistura de substâncias em tanque sob agitação para posterior aplicação em culturas distintas faz se necessário avaliar a compatibilidade dos compostos em meio aquoso com agrotóxicos e também a capacidade de corrosão em relação ao ferro material comumente utilizado nos tanques de mistura e aplicação das caldas A avaliação da estabilidade ou mudança física da estrutura do composto de coordenação desenvolvido é de suma importância pois uma vez que os compostos serão aplicados em calda é necessário saber em qual pH a estrutura de interesse perde sua estabilidade As determinações de pH densidade e solubilidade foram realizadas conforme manual de métodos analíticos oficiais para fertilizantes e corretivos7 Secagem dos compostos via spray dryer e determinação de solubilidade Os compostos foram secos via spray dryer conforme metodologia dominadas nos laboratórios da Compass Minerals Ind SA8 Aplicação foliar A aplicação foliar foi realizada conforme metodologia dominada na fazenda experimental da Compass Minerals para determinação do índice de SPAD Soil Plant Analysis Development Análise de desenvolvimento de planta de solo9 ao longo dos dias Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 Resultados e Discussão O aspecto das soluções obtidas e as estruturas dos ligantes e complexos são apresentados na Figura 1 Considerando a baixa solubilidade dos metais em questão na forma de carbonato e óxido em água considerase satisfatório o aspecto límpido e sem precipitados encontrados para cada uma das soluções demonstrando que todo o carbonatoóxido foi convertido ao complexo esperado A B Fig 1 A Aspecto final das soluções obtidas B estruturas de ligantes e proposta para complexos A avaliação de compatibilidade físicoquímica com agrotóxicos foi realizada conforme ABNT NBR 1387510 utilizando como referência amostra comercial do defensivo agrícola Roundup glifosato do fornecedor Monsanto Obtevese resultados satisfatórios evidenciando compatibilidade físicoquímica para todos os compostos desenvolvidos sem alteração de seu aspecto físico Na avaliação de corrosão foi utilizada palha de aço comercial da marca Bombril A palha de aço foi submersa em solução aquosa de cada um dos compostos e retirada para avaliação em de aspecto físico após tempos prédeterminados Os resultados encontrados foram satisfatórios Para a determinação de pH de decomposição a 50 mL de solução obtida de cada um dos compostos foram adicionadas lentamente e em paralelo pequenas quantidades de um ácido forte HCl 37 ou base forte NaOH 50 monitorandose o pH afim de determinar em qual pH a estrutura sofre alguma alteração Valores de pH e densidade foram determinados conforme metodologia oficial7 Os resultados estão descritos na Tabela 1 Compostos Compatibilidade Corrosão pH de quebra meio ácido pH de quebra meio básico pH Densidade CuAsp Compatível Não há 02 113 75 0850 gcm³ MnAsp Compatível Não há 02 120 80 0750 gcm³ ZnAsp Compatível Não há 02 118 75 0940 gcm³ NiAsp Compatível Não há 02 120 75 0850 gcm³ CoAsp Compatível Não há 02 114 80 0850 gcm³ CuGlu Compatível Não há 02 119 75 0950 gcm³ Mn Glu Compatível Não há 03 122 80 0740 gcm³ Zn Glu Compatível Não há 02 1186 75 0950 gcm³ Ni Glu Compatível Não há 01 1160 75 0850 gcm³ Co Glu Compatível Não há 02 111 80 0810 gcm³ NH2 CH C C H2 OH O H2 C C HO O ác glutâmico NH2 CH C OH O C H2 C HO O ác aspártico NH2 CH C H2 C OH O C O O H2N CH C C H2 HO O C O O M OH2 OH2 Masp2H2O2 Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 Tabela 1 Resultados de compatibilidade físicoquímica corrosão e pH de decomposição obtidos Após secagem das soluções via spray dryer os compostos demonstraram propriedades higroscópicas O aspecto bem como a solubilidade desses compostos estão descritos na Figura 2 Fig 2 Aspecto dos compostos secos e correspondente solubilidade A determinação de SPAD foi realizada ao longo de dez dias com monitoramento periódico Os resultados apresentados no Gráfico 1 e Figura 3 mostram que as plantas nutridas com os compostos desenvolvidos a base de ácido aspártico e ácido glutâmico com o metal manganês apresentam maior desenvolvimento do que o controle e outras fontes convencionais como os sais carbonato cloreto sulfato Gráfico 1 Determinação de SPAD ao longo do tempo em plantas nutridas com os sais e complexos de manganês Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa 07122020 Anais do Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia Química e Bioquímica 8º Workshop do Programa 07122020 Figura 3 Determinação de SPAD ao longo do tempo desenvolvimento no tamanho folhas Dados referentes aos compostos de manganês Conclusões Os compostos de coordenação desenvolvidos apresentaram boa estabilidade química compatibilidade com defensivos agrícolas e boa resposta às caracterizações diversas Além disso a aplicação foliar dos compostos desenvolvidos mostraram resultados promissores quanto à produtividade e reconhecimento dos ligantes pela planta provavelmente por se tratar de compostos endógenos isto é ligantes orgânicos que estão presentes nas suas vias metabólicas Agradecimentos Agradecemos à empresa Compass Minerals América do Sul e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo FAPESP Proc 2013079378 CEPID Redoxoma pelo apoio ao Laboratório de Bioinorgânica Catálise e Farmacologia IQUSP Referências 1 Reetz H F Fertilizantes e o seu uso eficiente São Paulo Brasil 2017 2 Prado R M Tese de Doutorado Universidade Federal de Barretos Brasil 2012 3 a Mocellin R S P Princípios da adubação foliar Ômega Fertilizantes Canoas Brasil 2004 b Souri MK Aminochelate fertilizers the new approach to the old problem a review Open Agriculture 2016 1 118 4 Yang G et al Amino Acid Transporters in Plant Cells A Brief Review Plants 2020 9 967 doi103390plants9080967 5 Lucena J J Revista Ceres 2009 20 527 6 a Martell A E Smith R M Critical Stability Constants 2nd ed Plenum Press New York1989 b S H Laurie in Handbook of MetalLigand Interactions in Biological Fluids Bioinorganic Chemistry ed G Berthon Marcel Dekker New York 1995 vol 1 pp 603619 7 Brasil Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento 2014 8 Souza V F D E A Embrapa Informação Tecnológica Brasília DF 2011 9 Gil PT et al Horticultura Brasileira 2002 20 611615 10 ABNT NBR 13875 Agrotóxicos e afins Avaliação de compatibilidade físicoquímica 11 Novais R F et al Fertilidade do Solo 1st ed Sociedade Brasileira de Ciência do Solo Viçosa 2007 12 Camargo M S Revista Pesquisa e Tecnologia 2012 9 13 Dias J S Revista Unifertil 2012 1 110 TRABALHO DE QUÍMICA ANALÍTICA 3 1 Explique o que são metaloenzimas os sítios ativos e exemplifique a ação de uma enzima apresente o esquema reacional Conforme o próprio termo sugere as metaloenzimas são enzimas que apresentam um ou mais átomos metálicos na sua estrutura os quais se encontram no seu sítio ativo O sítio ativo é a região da enzima onde ocorre a reação química As metaloenzimas são compostas por um ou mais sítios ativos tendo um ou mais íons metálicos respectivamente Temse como exemplo de metaloenzima a galactose oxidase que apresenta o cobre como metal na sua composição e é responsável pela catálise da oxidação de álcoois primários em aldeídos juntamente da redução de O2 em H2O2 MODOLON BATISTA 2011 O esquema reacional está descrito na Figura 1 Figura 1 Esquema reacional da oxidação do álcool primário em aldeído Fonte Elaborado pelo autor O álcool primário sofre oxidação isto é perde de elétrons em contato com o oxigênio o agente oxidante que promove a oxidação do álcool ao aceitar os elétrons perdidos pelo álcool Portanto ao mesmo tempo que o álcool é oxidado a aldeído o oxigênio sofre redução formando o dióxido de hidrogênio Essa reação é catalisada pela metaloenzima galactose oxidase Referência usada na resolução da questão 1 MODOLON Priscila Felippe Modelagem biomimética com complexos de metais de transição um estudo da Metaloenzima Galactose Oxidase Revista TécnicoCientífica do IFSC p 143143 2011 2 Como ocorre a fotossíntese Descreva os processos de transferência de elétrons A fotossíntese ocorre em organelas denominadas cloroplastos presentes em plantas e algas mediante duas fases são elas 1 a fase luminosa ou fotoquímica e 2 a fase de fixação de carbono A fase luminosa consiste na captação de energia luminosa a partir de dois fotossistemas denominados fotossistema I e fotossistema II onde os pigmentos absorvem comprimentos de onda de 700 nm ou maiores e comprimentos de onda de 680 ou menores respectivamente A energia luminosa absorvida por uma molécula de pigmento no complexo antena é utilizada na produção de moléculas de ATP e na redução de moléculas de NADP Para isso ela é transferida para outras moléculas do pigmento até chegar ao centro de reação onde é convertida em energia química Nesta etapa temse a transferência dos elétrons provenientes da energia luminosa para um receptor de elétrons os quais são recebidos pelo aceptor final dos elétrons a proteína ferredoxina responsável por transferir os elétrons para NADP que é reduzido a NADPH Temse ainda o processo de fotólise da água responsável pela produção de O2 e pela liberação de prótons usados na síntese de ATP A fase da fixação de carbono ocorre mediante uma sequência de reações denominadas Ciclo de Calvin O Ciclo de Calvin consiste em três etapas que ocorrem no estroma do cloroplasto são elas 1 a fixação do carbono 2 a redução do 3fosfoglicerato e 3 regeneração da ribulose 15bifosfato Durante a fixação do carbono o CO2 é incorporado a uma molécula de açúcar de cinco carbonos formando duas moléculas de 3fosfoglicerato Nesse processo ocorre uma transferência de elétrons do NADPH produzido anteriormente o qual é oxidado para NADP enquanto a molécula de açúcar é reduzida a 3fosfoglicerato Na etapa de redução o 3fosfoglicerato é convertido em gliceraldeído 3fosfato usando energia do ATP e elétrons do NADPH O ATP sintetizado na etapa luminosa fornece energia para a redução do 3fosfoglicerato enquanto o NADPH fornece elétrons O 3fosfoglicerato recebe os elétrons do NADPH e é convertido em gliceraldeído 3fosfato um composto rico em energia Por fim na regeneração parte do gliceraldeído 3fosfato é utilizado para regenerar a ribulose 15bifosfato completando o ciclo Essa etapa permite a produção de carboidratos a partir do CO2 atmosférico Com isso percebese que a transferência de elétrons é fundamental para a produção de energia e para as transformações químicas que ocorrem durante a fotossíntese Referência usada na resolução da questão 2 DOS SANTOS Helivania Sardinha Mundo Educação UOL Disponível em httpsmundoeducacaouolcombrbiologiafotossintesehtmtextQuando20um a20molC3A9cula20de20clorofilaque20ocorre20no20fotossistema 20II Acesso em 01 de jul de 2023 3 Escolha um artigo científico que tenha estudado o uso de complexos metálicos como fertilizante e descreva o estudo Não podem repetir os artigos entre os alunos Logo vamos fazer uma listagem de artigos pelo mural da sala Descreva as vantagens e desvantagem da metodologia de aplicação desse fertilizante O trabalho de Da Silva e Ferreira 2020 intitulado Desenvolvimento de Compostos de Coordenação para Aplicação Foliar teve como objetivo desenvolver complexos de aminoácidos com metais destinados a aplicação foliar Os íons metálicos usados no estudo foram cobre manganês zinco cobalto e níquel obtidos a partir dos seus respectivos carbonatos e os ligantes empregados foram Lácido aspártico e Lácido glutâmico A formação dos complexos com os aminoácidos dos íons metálicos foi realizada a partir de misturas com proporção estequiométrica de 12 metal ligante tendo controle da temperatura e do pH As autoras investigaram a compatibilidade dos compostos obtidos em meio aquoso com agrotóxicos bem como a capacidade de corrosão em relação ao ferro diante do seu uso potencial nos tanques de agitação para obtenção da mistura na forma de calda a ser aplicada na agricultura Desse modo avaliouse a estabilidade ou mudança física da estrutura do composto de coordenação desenvolvido determinando em qual pH a estrutura de interesse perde sua estabilidade Foram executadas as análises de pH densidade e solubilidade seguindo os procedimentos estabelecidos nos métodos analíticos oficiais para fertilizantes e corretivos A secagem das soluções foi realizada via spray dryer A aplicação foliar foi conduzida utilizando a metodologia aplicada na fazenda experimental da Compass Minerals para medir o índice de SPAD Soil Plant Analysis Development Análise de desenvolvimento de planta de solo ao longo do período de estudo Dentre os resultados do estudo podese dizer que os compostos de coordenação obtidos a partir da reação de Complexação dos metais com os ligantes aminoácidos apresentaram boa estabilidade química compatibilidade com defensivos agrícolas boa resposta às caracterizações diversas incluindo a ausência de corrosão do ferro além dos resultados promissores quanto à produtividade e reconhecimento dos ligantes pela planta Com isso temse como vantagens a obtenção de compostos estáveis compatíveis e benéficos ao crescimento das plantas Enquanto desvantagens pode se citar a necessidade de controle de pH e temperatura visto que variações bruscas nos valores desses parâmetros podem ocasionar a desnaturação dos aminoácidos isto é mudanças estruturais que podem comprometer sua função Referência do trabalho usado DA SILVA Keila C Marques FERREIRA Ana M Costa DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO PARA APLICAÇÃO FOLIAR In Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa de Mestrado Profissional 2020 4 Descreva o processo de transporte de oxigênio no sangue Inicialmente o oxigênio é captado nos pulmões e entra nos alvéolos onde ocorre a difusão do gás pelos capilares pulmonares Assim o oxigênio passa para o sangue entra nas hemácias onde se liga a hemoglobina formando a oxi hemoglobina A oxihemoglobina é responsável pelo transporte de oxigênio para as células Com isso o sangue oxigenado é transportado pelo sistema circulatório para os tecidos do corpo O oxigênio é então liberado nos tecidos sendo então utilizado pelas células em processos de produção de dióxido de carbono O dióxido de carbono entra para os capilares e se combinar com a hemoglobina formando carboemoglobina ou pode entrar na hemácia onde reage com a água e se transforma ácido carbônico originando íons H e bicarbonato que vão para o plasma e asseguram a manutenção da acidez do sangue Por fim o sangue rico em gás carbônico é levado para o coração que o impulsiona para os pulmões No alvéolo pulmonar o dióxido de carbono é liberado do sangue e eliminado do corpo junto com o ar expirado Referência usada para resolução da questão 4 DOS SANTOS Vanessa Sardinha Hematose Brasil Escola UOL Disponível em httpsbrasilescolauolcombrbiologiahematosehtm Acesso em 01 de jul de 2023 TRABALHO DE QUÍMICA ANALÍTICA 3 1 Explique o que são metaloenzimas os sítios ativos e exemplifique a ação de uma enzima apresente o esquema reacional Conforme o próprio termo sugere as metaloenzimas são enzimas que apresentam um ou mais átomos metálicos na sua estrutura os quais se encontram no seu sítio ativo O sítio ativo é a região da enzima onde ocorre a reação química As metaloenzimas são compostas por um ou mais sítios ativos tendo um ou mais íons metálicos respectivamente Temse como exemplo de metaloenzima a galactose oxidase que apresenta o cobre como metal na sua composição e é responsável pela catálise da oxidação de álcoois primários em aldeídos juntamente da redução de O2 em H2O2 MODOLON BATISTA 2011 O esquema reacional está descrito na Figura 1 Figura 1 Esquema reacional da oxidação do álcool primário em aldeído Fonte Elaborado pelo autor O álcool primário sofre oxidação isto é perde de elétrons em contato com o oxigênio o agente oxidante que promove a oxidação do álcool ao aceitar os elétrons perdidos pelo álcool Portanto ao mesmo tempo que o álcool é oxidado a aldeído o oxigênio sofre redução formando o dióxido de hidrogênio Essa reação é catalisada pela metaloenzima galactose oxidase Referência usada na resolução da questão 1 MODOLON Priscila Felippe Modelagem biomimética com complexos de metais de transição um estudo da Metaloenzima Galactose Oxidase Revista Técnico Científica do IFSC p 143143 2011 2 Como ocorre a fotossíntese Descreva os processos de transferência de elétrons A fotossíntese ocorre em organelas denominadas cloroplastos presentes em plantas e algas mediante duas fases são elas 1 a fase luminosa ou fotoquímica e 2 a fase de fixação de carbono A fase luminosa consiste na captação de energia luminosa a partir de dois fotossistemas denominados fotossistema I e fotossistema II onde os pigmentos absorvem comprimentos de onda de 700 nm ou maiores e comprimentos de onda de 680 ou menores respectivamente A energia luminosa absorvida por uma molécula de pigmento no complexo antena é utilizada na produção de moléculas de ATP e na redução de moléculas de NADP Para isso ela é transferida para outras moléculas do pigmento até chegar ao centro de reação onde é convertida em energia química Nesta etapa temse a transferência dos elétrons provenientes da energia luminosa para um receptor de elétrons os quais são recebidos pelo aceptor final dos elétrons a proteína ferredoxina responsável por transferir os elétrons para NADP que é reduzido a NADPH Temse ainda o processo de fotólise da água responsável pela produção de O2 e pela liberação de prótons usados na síntese de ATP A fase da fixação de carbono ocorre mediante uma sequência de reações denominadas Ciclo de Calvin O Ciclo de Calvin consiste em três etapas que ocorrem no estroma do cloroplasto são elas 1 a fixação do carbono 2 a redução do 3fosfoglicerato e 3 regeneração da ribulose 15bifosfato Durante a fixação do carbono o CO2 é incorporado a uma molécula de açúcar de cinco carbonos formando duas moléculas de 3fosfoglicerato Nesse processo ocorre uma transferência de elétrons do NADPH produzido anteriormente o qual é oxidado para NADP enquanto a molécula de açúcar é reduzida a 3fosfoglicerato Na etapa de redução o 3fosfoglicerato é convertido em gliceraldeído 3 fosfato usando energia do ATP e elétrons do NADPH O ATP sintetizado na etapa luminosa fornece energia para a redução do 3fosfoglicerato enquanto o NADPH fornece elétrons O 3fosfoglicerato recebe os elétrons do NADPH e é convertido em gliceraldeído 3fosfato um composto rico em energia Por fim na regeneração parte do gliceraldeído 3fosfato é utilizado para regenerar a ribulose 15bifosfato completando o ciclo Essa etapa permite a produção de carboidratos a partir do CO2 atmosférico Com isso percebese que a transferência de elétrons é fundamental para a produção de energia e para as transformações químicas que ocorrem durante a fotossíntese Referência usada na resolução da questão 2 DOS SANTOS Helivania Sardinha Mundo Educação UOL Disponível em httpsmundoeducacaouolcombrbiologiafotossintesehtmtextQuando 20uma20molC3A9cula20de20clorofilaque20ocorre20no 20fotossistema20II Acesso em 01 de jul de 2023 3 Escolha um artigo científico que tenha estudado o uso de complexos metálicos como fertilizante e descreva o estudo Não podem repetir os artigos entre os alunos Logo vamos fazer uma listagem de artigos pelo mural da sala Descreva as vantagens e desvantagem da metodologia de aplicação desse fertilizante O trabalho de Da Silva e Ferreira 2020 intitulado Desenvolvimento de Compostos de Coordenação para Aplicação Foliar teve como objetivo desenvolver complexos de aminoácidos com metais destinados a aplicação foliar Os íons metálicos usados no estudo foram cobre manganês zinco cobalto e níquel obtidos a partir dos seus respectivos carbonatos e os ligantes empregados foram Lácido aspártico e Lácido glutâmico A formação dos complexos com os aminoácidos dos íons metálicos foi realizada a partir de misturas com proporção estequiométrica de 12 metal ligante tendo controle da temperatura e do pH As autoras investigaram a compatibilidade dos compostos obtidos em meio aquoso com agrotóxicos bem como a capacidade de corrosão em relação ao ferro diante do seu uso potencial nos tanques de agitação para obtenção da mistura na forma de calda a ser aplicada na agricultura Desse modo avaliouse a estabilidade ou mudança física da estrutura do composto de coordenação desenvolvido determinando em qual pH a estrutura de interesse perde sua estabilidade Foram executadas as análises de pH densidade e solubilidade seguindo os procedimentos estabelecidos nos métodos analíticos oficiais para fertilizantes e corretivos A secagem das soluções foi realizada via spray dryer A aplicação foliar foi conduzida utilizando a metodologia aplicada na fazenda experimental da Compass Minerals para medir o índice de SPAD Soil Plant Analysis Development Análise de desenvolvimento de planta de solo ao longo do período de estudo Dentre os resultados do estudo podese dizer que os compostos de coordenação obtidos a partir da reação de Complexação dos metais com os ligantes aminoácidos apresentaram boa estabilidade química compatibilidade com defensivos agrícolas boa resposta às caracterizações diversas incluindo a ausência de corrosão do ferro além dos resultados promissores quanto à produtividade e reconhecimento dos ligantes pela planta Com isso temse como vantagens a obtenção de compostos estáveis compatíveis e benéficos ao crescimento das plantas Enquanto desvantagens pode se citar a necessidade de controle de pH e temperatura visto que variações bruscas nos valores desses parâmetros podem ocasionar a desnaturação dos aminoácidos isto é mudanças estruturais que podem comprometer sua função Referência do trabalho usado DA SILVA Keila C Marques FERREIRA Ana M Costa DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO PARA APLICAÇÃO FOLIAR In Anais do Programa de Mestrado Profissional do Instituto de Química da USP 8º Workshop do Programa de Mestrado Profissional 2020 4 Descreva o processo de transporte de oxigênio no sangue Inicialmente o oxigênio é captado nos pulmões e entra nos alvéolos onde ocorre a difusão do gás pelos capilares pulmonares Assim o oxigênio passa para o sangue entra nas hemácias onde se liga a hemoglobina formando a oxi hemoglobina A oxihemoglobina é responsável pelo transporte de oxigênio para as células Com isso o sangue oxigenado é transportado pelo sistema circulatório para os tecidos do corpo O oxigênio é então liberado nos tecidos sendo então utilizado pelas células em processos de produção de dióxido de carbono O dióxido de carbono entra para os capilares e se combinar com a hemoglobina formando carboemoglobina ou pode entrar na hemácia onde reage com a água e se transforma ácido carbônico originando íons H e bicarbonato que vão para o plasma e asseguram a manutenção da acidez do sangue Por fim o sangue rico em gás carbônico é levado para o coração que o impulsiona para os pulmões No alvéolo pulmonar o dióxido de carbono é liberado do sangue e eliminado do corpo junto com o ar expirado Referência usada para resolução da questão 4 DOS SANTOS Vanessa Sardinha Hematose Brasil Escola UOL Disponível em httpsbrasilescolauolcombrbiologiahematosehtm Acesso em 01 de jul de 2023