Fotossíntese

A fotossíntese é um processo no qual ocorre a conversão da energia luminosa em energia química. Os organismos fotossintetizantes utilizam a energia luminosa na produção de compostos orgânicos, sendo esse o motivo pelo qual dizemos que esses organismos são capazes de sintetizar seu próprio alimento. Durante a fotossíntese, oxigênio é liberado.

A fotossíntese pode ser dividida em duas etapas: reações luminosas ou reações de transdução de energia e reações de fixação de carbono. Nas plantas, essas duas etapas ocorrem em organelas denominadas cloroplastos.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre fotossíntese
• 2 - Videoaula sobre fotossíntese
• 3 - O que é a fotossíntese
• 4 - Equação da fotossíntese
• 5 - Fotossíntese nos vegetais
• 6 - Reações luminosas ou reações de transdução de energia
• 7 - Reações de fixação de carbono

Resumo sobre fotossíntese

• Na fotossíntese, a energia luminosa é convertida em energia química e são formados compostos orgânicos.

• Plantas, algas e cianobactérias a realizam.

• Pode ser dividida em duas etapas: reações luminosas ou reações de transdução de energia e reações de fixação de carbono.

• As reações luminosas ocorrem na membrana dos tilacoides.

• As reações de fixação de carbono ocorrem no estroma.

Videoaula sobre fotossíntese

O que é a fotossíntese

A fotossíntese é um processo realizado por plantas, algas e cianobactérias que garante que a energia solar seja capturada e convertida em energia química armazenada em compostos orgânicos. Durante a fotossíntese, os organismos fotossintetizantes captam a luz solar e a utilizam para formar ATP e NADPH, moléculas usadas na produção de compostos orgânicos por meio de gás carbônico e água. Durante esse processo, oxigênio é liberado na atmosfera.

Equação da fotossíntese

A fotossíntese pode ser expressa pela seguinte equação:

6CO₂ +12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Alguns autores, no entanto, não a representam dessa forma, uma vez que os primeiros carboidratos produzidos são trioses e não a glicose, como representado anteriormente. Desse modo, a equação completa e balanceada da fotossíntese pode ser também expressa da seguinte forma:

3CO₂ + 6H₂O → C₃H₆O₃ + 3O₂ + 3H₂O

Fotossíntese nos vegetais

A fotossíntese consiste em uma série de reações que garantem a formação de compostos orgânicos. Nas plantas, ela ocorre nos cloroplastos, organelas típicas da célula vegetal. Os cloroplastos apresentam pigmentos clorofilas e carotenoides e têm, geralmente, um formato discoide. Essas organelas possuem um envoltório constituído por duas membranas e apresentam uma matriz líquida, que recebe o nome de estroma. No estroma, observa-se um sistema de membranas chamado de tilacoides.

A fotossíntese pode ser dividida em duas etapas, que ocorrem no cloroplasto, porém em regiões distintas. Essas etapas são: as reações luminosas ou reações de transdução de energia e as reações de fixação de carbono. Nos próximos tópicos, cada uma será melhor explicada.

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Reações luminosas ou reações de transdução de energia

Nas reações luminosas, dois fotossistemas estão envolvidos. Os fotossistemas são unidades isoladas de organização presente nos tilacoides, nos quais as moléculas de clorofila e carotenoide estão inseridas. Cada fotossistema é formado pelo complexo antena e o centro de reação. O complexo antena apresenta moléculas de pigmento que capturam a energia luminosa e a transferem para o centro de reação.

O centro de reação, por sua vez, é formado por proteínas e moléculas de clorofila, as quais garantem a conversão da energia luminosa em química. Apesar de todos os pigmentos presentes no fotossistema serem capazes de absorver a luz, apenas um par especial de moléculas de clorofila é capaz de usar a energia na reação fotoquímica. Esse par de clorofila a está localizado no núcleo do centro de reação.

A luz excita uma molécula antena no fotossistema II. A molécula excitada transfere a energia para uma molécula vizinha até que o centro de reação seja alcançado e, assim, alcance as moléculas de clorofila a P680. Os elétrons energizados são transferidos da clorofila a para um receptor de elétrons, o qual faz parte de uma cadeia de transporte de elétrons.

Os elétrons que foram removidos de P680 são substituídos por elétrons provenientes de moléculas de água. Estes são extraídos da molécula de água em um processo chamado de fotólise da água, em que a molécula de água é clivada e produz elétrons, prótons e gás oxigênio, o qual se difunde para fora do cloroplasto.

Os elétrons energizados seguem do fotossistema II para o fotossistema I ao longo de uma cadeia de transporte de elétrons. À medida que ocorre essa passagem, é gerado um gradiente de prótons, o qual estimula a produção de ATP por meio de ADP e fosfato, em um processo chamado de fotofosforilação.

A energia absorvida no fotossistema I segue para moléculas de clorofila do centro de reação. Os elétrons energizados são aceitos por uma molécula da coenzima NADP⁺. Ocorre então a redução do NADP⁺ a NADPH. Os elétrons que foram removidos da molécula P700 são substituídos pelos elétrons que chegam do fotossistema II.

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Reações de fixação de carbono

Após as reações luminosas, iniciam-se as reações de fixação do carbono. Nestas, o ATP e o NADPH serão usados para fixar e reduzir o carbono e produzir carboidratos simples. O carbono utilizado nessas reações é proveniente do dióxido de carbono, o qual chega até as células por meio das aberturas de estruturas chamadas de estômatos.

A redução do carbono ocorre por meio do chamado ciclo de Calvin. Esse ciclo pode ser dividido em três etapas: fixação (etapa 1), redução (etapa 2) e regeneração do receptor (etapa 3). Resumiremos, a seguir, três voltas do ciclo de Calvin, o número necessário para que uma molécula de gliceraldeído 3-fosfato (PGAL) seja formada.

• Etapa 1: o ciclo se inicia com três moléculas de ribulose 1,5-bisfofato (RuBP) combinando-se com três moléculas de gás carbônico. Essa reação produz um composto intermediário que se quebra rapidamente, levando à produção de seis moléculas de 3-fosfoglicerato (PGA).

• Etapa 2: as seis moléculas de PGA são reduzidas a seis moléculas de gliceraldeído 3-fosfato (PGAL). Para essa conversão, são usados o ATP e o NADPH provenientes das reações luminosas.

• Etapa 3: cinco das seis moléculas de PGAL são combinadas e rearranjadas de modo a formar três moléculas de RuBP. Ao final, resta apenas uma molécula de PGAL, a qual representa o ganho líquido do ciclo de Calvin. É essa molécula que será usada na síntese de carboidratos.

Observe que, ao final da etapa 3, ocorre a regeneração de RuBP, o composto inicial no ciclo de Calvin. Essa regeneração é que faz esses processos receberem o status de ciclo.