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O cobre é um metal pesado; seu peso atômico é 63,54. Depois da prata, é o melhor condutor de calor e eletricidade. Em compostos, ocorre nos estados de oxidação I ou II. O cobre tem uma tendência muito acentuada a formar complexos. As constantes de estabilidade dos complexos de cobre são geralmente maiores do que as de outros metais divalentes e só perdem para a estabilidade de certos complexos com ferro ivalente.
A presença de quantidades mínimas de cobre em tecidos vegetais e animais foi descoberta no início do século XIX, mas acreditava-se ser mera coincidência. No entanto, já em 1847, descobriu-se que o cobre era um componente da hemocianina — o pigmento respiratório presente no sangue dos moluscos. Um marco na pesquisa sobre o cobre foi a descoberta, em 1924, de seu papel na síntese da hemoglobina. Essa descoberta deu início à busca por cobre em todos os tecidos vivos, bem como em produtos alimentícios; também estimulou a pesquisa sobre a relação entre o cobre e certos sistemas enzimáticos.
Por outro lado, os efeitos fungicidas dos compostos de cobre já eram reconhecidos na segunda metade do século XIX. Inicialmente, acreditava-se que o cobre também tinha apenas um efeito tóxico sobre as plantas superiores. Somente no início deste século começou-se a supor que o cobre poderia ser um nutriente essencial para as plantas. Análises químicas mostraram que todas as plantas continham de 3 a 40 ppm ou mais de Cu em base de peso seco. Observou-se também que a pulverização das culturas com solução bordalesa (sulfato básico de cobre e cálcio) resultava em aumento da produtividade, por vezes mesmo quando as plantas não estavam infectadas por fungos. No entanto, foi apenas com Sommer, Lipman e Mackinney, utilizando sais minerais especialmente purificados e água destilada em aparelhos de vidro Pyrex, que demonstraram que as plantas não cresciam em meio desprovido de cobre e que esse oligoelemento era essencial para elas.
2. Absorção e teor de cobre nas plantas.
Presume-se que a maior parte do cobre no solo seja absorvida por complexos orgânicos e inorgânicos ou incorporada à estrutura cristalina dos minerais. Em solos minerais, o cobre é geralmente facilmente trocável. No entanto, em solos ricos em húmus, o cobre absorvido pelos coloides do solo, como Cu²⁺ou CuOH⁺,liga-se muito mais fortemente do que outros cátions e é deslocado com grande dificuldade, relativamente melhor por íons hidrogênio (H⁺). Presume-se que certas formas de húmus liguem o cobre com particular força, mas essa questão ainda não está totalmente esclarecida. De qualquer forma, devido a essa forte absorção, o cobre em solos orgânicos apresenta baixa mobilidade. Presume-se que o cobre no solo não sofra alterações de valência e ocorra quase exclusivamente em sua forma divalente. Parte do cobre no solo é encontrada em combinações complexas com substâncias orgânicas na forma de quelatos. As ligações quelatas são de particular importância porque se constatou que o cobre nessa forma é mais facilmente absorvido pelas plantas do que quando absorvido no complexo de sorção do solo.
O cobre é absorvido pelas plantas na forma de íons Cu²⁺ou complexos quelatos de cobre. As opiniões sobre a influência do pH ambiental na absorção de cobre ainda não são consensuais. Embora a crença geral seja de que a absorção de cobre diminui com o aumento da alcalinidade, resultados têm demonstrado a ausência de correlação entre o pH do solo e a absorção de cobre pelas plantas. Em culturas aquáticas, observou-se inclusive um aumento na absorção de cobre com o aumento do pH de 3,7 para 7,0. Mengel argumentou que o efeito de outros cátions na absorção de cobre era praticamente insignificante e que o cobre tendia a deslocar outros cátions, como evidenciado, entre outros fatores, pela forte ligação do cobre às raízes das plantas. No entanto, foi encontrada uma clara interação entre cobre e ferro, eliminando os efeitos tóxicos de ambos os oligoelementos. A variação no teor de cobre nas plantas depende de diversos fatores, incluindo a espécie vegetal, o órgão em que se encontra, o estágio de crescimento, as condições ambientais e a fertilização. Em princípio, porém, o teor de cobre nas plantas varia dentro de limites relativamente estreitos: de cerca de 1 ppm de Cu no peso seco das partes aéreas a cerca de 30 ppm de Cu. A concentração de cobre nas raízes é geralmente maior.
3. Sintomas de deficiência de cobre em plantas.
O sintoma inicial da deficiência de cobre em árvores frutíferas é a coloração verde-escura incomum das folhas, indicando altas concentrações de nitrogênio. No entanto, em casos de deficiência severa de cobre, as folhas adquirem uma tonalidade verde-amarelada e caem prematuramente. Os sintomas da doença são muito característicos e tornam-se aparentes precocemente. Inicialmente, as plantas crescem normalmente, mas, geralmente após 2 a 3 semanas, surge clorose nas margens das folhas; as pontas das folhas murcham e morrem, adquirindo uma coloração cinza-amarelada. Esses sintomas também ocorrem em folhas jovens, que morrem sem desenvolver a lâmina foliar. As folhas inferiores permanecem verdes por um período mais longo, e numerosos brotos secundários podem se desenvolver a partir da base, mas estes também acabam apresentando sintomas da doença.
4. Funções fisiológicas e bioquímicas do cobre nas plantas.
O papel do cobre no metabolismo vegetal está intimamente ligado à participação desse elemento em sistemas enzimáticos envolvidos em processos redox. Na maioria dos casos, demonstrou-se que o cobre funciona como um transportador de elétrons nesses processos, alterando seu estado de oxidação. O funcionamento do cobre é bastante similar ao do ferro. As enzimas mais estudadas nas quais o cobre é um componente significativo são três oxigenases: catecol oxidase, p-difenol oxidase e ascorbato oxidase. Nessas oxidases, o teor de cobre varia de 0,20 a 0,26% Cu, com os átomos do metal ligados à proteína da enzima em um complexo altamente estável. Uma característica comum dessas enzimas é a capacidade de transferir elétrons exclusivamente para o oxigênio; o produto da redução é sempre água. Também foi demonstrado que 75% do cobre contido nas folhas está localizado nos cloroplastos como uma ligação orgânica, sugerindo o envolvimento do elemento naassimilação. O efeito benéfico do cobre na intensidade da fotossíntese e na reação de Hill também foi relatado. Esse efeito tornou-se evidente quando uma proteína contendo cobre, denominada plastocianina, foi descoberta em partes verdes das plantas. O teor de cobre da plastocianina é de 0,58%, indicando a presença de dois átomos de Cu por molécula da enzima. A plastocianina ocorre apenas em órgãos fotossintéticos. Calculou-se que o cobre presente na plastocianina constitui metade do teor total de cobre nos cloroplastos. Estudos realizados por Bishop e outros demonstraram que a plastocianina funciona como transportadora de elétrons na cadeia de reações entre os fotossistemas II e I, ou apenas no fotossistema II. O cobre está envolvido, frequentemente de maneiras ainda não especificadas, em outros processos metabólicos da planta, como o metabolismo de lipídios e o metabolismo do ferro, e exerce um efeito benéfico sobre o teor de proteínas e clorofila. Contudo, seu papel na redução de nitrato tem sido questionado.
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