Fotossíntese

A fotossíntese é um processo pelo qual a planta e outros organismos, como algas, convertem a energia solar em energia química e utilizam-na para a produção de moléculas orgânicas. A fotossíntese é a principal responsável pela entrada de energia na biosfera.

→ Como ocorre

A fotossíntese ocorre em organelas denominadas cloroplastos. Essas organelas estão presentes nas mais diversas partes da planta, entretanto, a sua maior ocorrência é no tecido interior das folhas, denominado mesófilo.

Os cloroplastos são constituídos por uma membrana dupla que os reveste e, além desse conjunto de membranas externas, apresentam dois conjuntos de membranas internas, as lamelas e os tilacoides. Os tilacoides podem ser encontrados empilhados formando uma estrutura denominada grana. É nos tilacoides que encontramos os pigmentos.

Pigmentos são substâncias que captam a luz, como as clorofilas, os carotenoides e as ficobilinas, sendo a principal delas a clorofila a. Diferentemente da maioria das demais organelas, os cloroplastos apresentam DNA próprio. Além disso, eles possuem um espaço interno denominado estroma.

A fotossíntese ocorre em duas etapas ou fases, que serão descritas mais detalhadamente no próximo tópico. A fase luminosa ou fotoquímica, que é a fase em que ocorre a captura de luz; e a fase de fixação de carbono, em que a energia capturada será utilizada na produção dos compostos orgânicos. A fase luminosa ou fotoquímica ocorre nos tilacoides, local em que se encontram os pigmentos, já a fase de fixação de carbono ocorre no estroma.

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→ Etapas

A fotossíntese ocorre em etapas ou fases que são denominadas fase luminosa ou fotoquímica e fase de fixação de carbono:

• Fase luminosa ou fotoquímica

Nessa fase, que ocorre nos tilacoides dos cloroplastos, acontece a captação de energia luminosa, e esta é utilizada na produção de moléculas de ATP e na redução de moléculas de NADP+. A redução ocorrerá com a utilização proveniente da quebra de moléculas de água (fotólise da água). Esse processo dará origem ao NADPH, que será utilizado nas reações de fixação do carbono, fornecendo energia.

Essa fase é constituída por dois fotossistemas, fotossistema I e fotossistema II. Cada fotossistema pode ser constituído por até cerca de 400 pigmentos e apresenta dois componentes: o complexo antena e o centro de reação. O complexo antena, constituído por moléculas de pigmento, absorve a energia luminosa e transfere-a para centro de reação, em que ela será convertida em energia química. O centro de reação é constituído por proteínas e clorofila.

A energia luminosa é absorvida por uma molécula de pigmento no complexo antena e transferida para uma outra molécula de pigmento, e assim sucessivamente até atingir o centro de reação, no qual se encontra com um par de moléculas de clorofila a associado a proteínas específicas.

Quando uma molécula de clorofila a absorve a energia, um de seus elétrons é transferido para um receptor de elétrons. À medida que ocorre a transferência desses elétrons, eles são substituídos por outros provenientes da fotólise da água, que ocorre no fotossistema II.

O aceptor final dos elétrons é uma proteína chamada ferredoxina, que irá transferir os elétrons para NADP+, reduzindo-os a NADPH. O processo de fotólise da água liberará prótons que serão bombardeados para o lúmen do tilacoide, estimulando a síntese de ATP.

O processo de fotólise da água também é responsável pela produção de O_2. No fotossistema I, os pigmentos absorvem comprimentos de ondas de 700 nm ou maiores. Já no fotossistema II, os pigmentos absorvem comprimentos de ondas 680 nm ou menores. Geralmente os dois fotossistemas atuam em conjunto, entretanto, o fotossistema I pode atuar de forma independente.

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• Fase de fixação do carbono

Essa fase ocorre no estroma do cloroplasto por meio de reações denominadas Ciclo de Calvin, o qual consiste em três etapas. Na etapa de fixação do carbono, serão utilizadas as moléculas de NADPH e ATP produzidas na fase luminosa para a produção de açúcares com base na redução do carbono fixado. O processo inicia-se com a fixação do carbono a um açúcar constituído por cinco carbonos com dois grupos fosfato, conhecido como ribulose 1,5-bifosfato.

A fixação do carbono pela maioria das plantas ocorre geralmente por meio de uma enzima denominada RuBisCo. Essas plantas são denominadas C₃, pois o primeiro produto do ciclo — duas moléculas de 3-fosfoglicerato ou ácido 3-fosfoglicérico (PGA) — apresenta três átomos de carbono em cada uma das moléculas. Entretanto, algumas plantas, denominadas C₄, formam como primeiro produto um composto com quatro átomos de carbono e apresentam um modo alternativo de fixação do carbono.

Na segunda etapa, ocorre a redução do 3-fosfoglicerato a gliceraldeído 3-fosfato ou 3-fosfogliceraldeído (PGAL). Nessa etapa a fixação de três moléculas de CO2 a três moléculas de ribulose 1,5-bifosfato dará origem a seis moléculas de gliceraldeído 3-fosfato.

Na terceira e última etapa do Ciclo de Calvin, cinco das seis moléculas de gliceraldeído 3-fosfato, formadas na segunda etapa, são usadas para regenerar três moléculas de ribulose 1,5-bifosfato, o material inicial, fechando, assim, o ciclo.

→ Equação

O processo de fotossíntese pode ser descrito por meio de uma equação global, descrita ao fim deste tópico. Entretanto, é importante destacar que as primeiras moléculas a serem formadas não são de glicose (C₆H₁₂O₆), e sim de açúcares mais simples com apenas três átomos de carbono. A equação global da fotossíntese pode ser escrita da seguinte maneira:

Saiba mais: Classificações do carbono

→ Importância

A fotossíntese é um processo essencial para a existência da vida na Terra da maneira que a encontramos hoje, pois é por meio dela que ocorre a produção de oxigênio, fundamental para a sobrevivência da maioria dos organismos. Ela também é responsável pela produção de energia para praticamente todos os seres vivos.

Diferentemente dos organismos autotróficos fotossintetizantes, alguns organismos não conseguem produzir seu próprio alimento, são os organismos heterotróficos. Estes consumem os compostos produzidos pelos organismos autotróficos. Essa transferência de energia do alimento entre os organismos é denominada cadeia alimentar.

Quando os heterotróficos alimentam-se dos organismos autotróficos (produtores), são denominados herbívoros (consumidores primários). Quando se alimentam de outro organismo heterotrófico, são denominados carnívoros (consumidores secundários, terciários e assim por diante). Ao final das cadeias, há sempre um organismo decompositor, que obtém a energia da matéria orgânica morta.

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